Brevet FR2669041A1 — publié le 19920515

L'invention concerne un procédé pour le traitement d'un métal en fusion et son transfert dans un espace de réception, tel qu'une lingotière, selon lequel on fond le métal dans un four tel qu'un convertisseur, effectue un dégazage et retrait d'oxydes contenus dans le métal en fusion, avant de verser celui-ci dans l'espace récepteur, et un système pour la mise en oeuvre du procédé. Un procédé et un système pour sa mise en oeuvre, tels qu'énoncés ci-avant, sont dejà connus. Mais jusqu'à présent, le dégazage et le retrait des oxydes sont effectués dans le convertisseur. Ce dernier est réalisé sous forme d'un corps cylindrique disposé horizontalement et pouvant basculer autour d'un axe horizontal sur le fait de vérins de pivotement. L'une des parois frontales du convertisseur est pourvue d'une porte et d'ouvertures permettant l'introduction de gaz chauds dans le convertisseur. Un certain nombre de cannes de dégazage pour l'introduction de gaz tel que du chlore, de l'argon, de l'azote ou du fréon s'étend à l'intérieur du convertisseur dans le métal en fusion. La porte permet de retirer, à l'aide d'un ringard de décrassage, la crasse d'oxydes se formant sur le métal en fusion. Or, ces mesures pour le dégazage et le retrait des oxydes sont insuffisantes. En effet, l'introduction des gaz chauds dans le convertisseur occasionne un apport d'humidité, ce qui provoque un effet d'oxydation et de gazage. De plus, les oxydes qui se sont déposés sur les parois du convertisseur ont tendance à entrer dans le métal liquide. Par conséquent, le métal en fusion qui est transféré dans les lingotières est pollué par des oxydes et constitue un produit d'une qualité relativement mauvaise. Un autre inconvénient de l'état de la technique qui vient d'être décrit réside dans le fait qu'il ne permet pas un affinage satisfaisant. En effet, actuellement on verse les substances de rajout dans le convertisseur. Etant donné les processus complexes qui se déroulent dans celui-ci, il est impossible d'assurer un dosage précis du rajout pour obtenir l'effet escompté.Si en plus, il s'agit d'un produit, comme par exemple du sodium, dont la durée de vie est limltée, l'affinage est encore plus difficilement maltrisable. La présente invention a pour objectif de proposer un procédé et un système qui ne présentent plus les inconvénients qui viennent d'être énonces. Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on effectue le dégazage et, le cas échéant le retrait des oxydes dans un dispositif d'épuration entre le convertisseur et l'espace de réception du métal en fusion. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on effectue le dégazage et, le cas échéant, le retrait des oxydes en continu pendant le transfert du métal du convertisseur dans l'espace récepteur précité. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on effectue une opération d'affinage dans le dispositif d'épuration. Le système pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé en ce que les moyens de transfert du métal en fusion du convertisseur à l'espace récepteur comprennent un dispositif d'épuration et des moyens de transvasement du métal en fusion dans ce dispositif et des moyens de transvasement du métal traité dans ce dernier, jusqu'a l'espace récepteur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif d'épuration comprend un caisson équipé d'un moyen de dégazage formé par un rotor qui est disposé au bout d'un arbre porte-rotor monté sur une structure de support et s'étendant à l'intérieur du caisson. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le caisson comporte une sortie de versement de métal en fusion vers l'espace récepteur, qui est réalisée sous forme d'un trop-plein. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le caisson est monté basculant autour d'un axe horizontal pour pouvoir effectuer un mouvement de vidange du métal traité, vers l'espace récepteur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparatront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'un système d'épuration selon la présente invention - la figure 2 est une vue de dessus d'un système selon l'invention - la figure 3 est une vue latérale, à plus grande échelle, du dispositif d'épuration montré en III sur la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue en direction de la flèche IV de la figure 2. Sur la figure schématique du système de dégazage et de retrait des oxydes, selon la présente invention, les chiffres de référence 1, 2, 3 désignent respectivement la goulotte d'arrivée du métal en fusion en provenance du convertisseur (non représenté) dans lequel le métal a été fondu, le dispositif d'épuration et la goulotte de transvasement du métal en fusion, après son traitement dans le dispositif d'épuration, vers l'espace de réception tel qu'une lingotière montrée en 4 à la figure 2. Le dispositif d'épuration 2 comprend essentiellement un caisson 6 dont l'espace interne est divisé par une cloison transversale 7 en 2 compartiments 8 et 9, un compartiment situé du côté de la goulotte d'arrivée 1 et un compartiment situé du côté de la goulotte de départ 3. Les deux compartiments 8 et 9 communiquent à l'intérieur du caisson 6 au niveau du sol de celui-ci, par un passage 10. Comme illustrent les flèches, le métal liquide dont le niveau à l'intérieur du caisson 6 est indiqué en 12, traverse, lors de son transfert du convertisseur à la lingotière 4, successivement les compartiments 8 et 9. Le caisson 6 présente une forme générale cylindrique et comporte une excroissance radiale de section transversale sensiblement rectangulaire. Le corps cylindrique constitue le compartiment 8 tandis que le compartiment 9 est formé par l'éspace d'excroissance. Le dispositif d'épuration 2 comprend des moyens de dégazage formés par un rotor 13 en un matériau poreux, tel que du graphite poreux, qui est monté en bout d'un arbre porte-rotor 14 monté sur une structure de support indiquée de façon générale en 15 aux figures 2 à 4. Ce rotor dégage un gaz inerte sous forme de fines bulles indiqué en 16 et comporte à cette fin une chambre interne 18 alimentée en gaz à travers un conduit 19 s'étendant axialement dans l'arbre porte-rotor 14. Ce dernier peut être du type décrit dans la demande de brevet français N 88 03 349, qui a été déposé le 15 Mars 1988 par la Demanderesse. Le gaz pourrait être de l'azote ou de l'argon ou du chlore, du SF6 ou tout autre gaz ou mélange gazeux. Le compartiment 9 comporte un filtre céramique 20 du type connu en soi, disposé dans la section transversale d'écoulement du métal liquide de façon que ce dernier en s'écoulant vers la goulotte de sortie 3 puisse passer à travers ce filtre. Ce filtre a pour but de retenir les oxydes contenus dans le métal devant être transféré dans la lingotière. Comme le montre clairement la figure 1, la sortie du comportiment de caisson 9 est réalisée sous forme d'un trop-plein, c'est-à-dire se trouve en dessous du niveau de métal liquide 12, tandis que l'entrée 22 du métal dans le compartiment 8 est disposé au-dessus de ce niveau 12. En se reportant notamment à la figure 3, on constate que le caisson 6 est monté pivotant autour d'un axe horizontal 24 disposé au niveau de la sortie 21 du caisson, dans un bâti de support fixe indiqué en 25. L'axe 24 s'étend perpendiculairement à la goulotte 3. Le basculement est commandé par deux vérins hydrauliques 27 disposés de part et d'autre du caisson. Le corps 28 de chaque vérin est articulé en 29 au bâti de support 25, tandis que l'extrémité de la tige de piston 30 du vérin est articulée en 31 au caisson 6 à un endroit relativement éloigné de l'axe de pivotement 24. Pour compléter la description du caisson 6, on constate que les compartiments de caisson 8 et 9 sont pourvus chacun d'un couvercle respectivement 33 et 34. La structure de support 15 de l'arbre porte-rotor 14 est monté axialement mobile sur un montant vertical 36, entre une position dans laquelle le rotor se trouve à l'intérieur du caisson 6, comme le montre la figure 3, et une position axialement dégagée du caisson. La structure de support 15 peut en outre effectuer un mouvement de pivotement autour du montant 36 entre une position angulaire d'engagement du rotor 13 dans le caisson 6 et une position angulaire de dégagement, illustrée en trait interrompu à la figure 2. Le système pour le dégazage et le retrait des oxydes, d'un métal liquide, selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Le métal qui est en fusion dans le convertisseur parvient à travers la goulotte d'entrée 1 en 22 dans le compartiment 8 du caisson épurateur 6. Dans ce compartiment ont lieu le dégazage par du gaz tel que de l'argon, de l'azote, du chlore, du SF6 ou tout autre gaz ou mélange gazeux pouvant améliorer la qualité du métal en fusion et la décantation des oxydes par l'intermédiaire des microbulles 16 produites par le rotor 13 lors de sa rotation dans le métal en fusion. Les oxydes présents à la surface 12 du bain de métal sous forme d'une couche de crasse peuvent être enlevés à l'aide d'un écumoir. Après avoir été ainsi traité dans le compartiment 8, le métal en fusion parvient dans le compartiment 9 et s'écoule dans la goulotte de départ 3 qui achemine le métal dans la lingotière 4. Le filtre céramique 20 retient les oxydes encore contenus dans le métal. Le traitement qui vient d'être décrit s'effectue en continu au fur et mesure que le métal est transféré du convertisseur à la lingotière. Lorsque l'on souhaite un vidange complet du métal contenu dans le caisson 6 dans la lingotière 4, on commande le basculement du caisson 6 autour de l'axe 24 à l'aide des vérins 27. Pour ce faire, il faut bien entendu sortir le rotor 13 de l'intérieur du caisson. A cette fin, on amène la structure de support 15 à coulisser vers le haut le long du montant vertical 36 et à basculer autour de l'axe de ce dernier, vers la position indiquée en trait interrompu à la figure 2. La mise en oeuvre de l'invention procure des avantages importants par rapport à l'état de la technique. Dans la mesure où le dégazage et le retrait des oxydes s'effectuent en aval du convertisseur, l'oxydation produite par le chauffage à l'aide de gaz chauds effectué dans le convertisseur ainsi que la masse d'oxydes accrochés aux parois du convertisseur dans le métal en fusion n'ont plus aucune conséquence pour la qualité du métal versé dans la lingotière. Le dégazage et le retrait des oxydes étant réalisés dans un dispositif spécifique, à savoir dans le dispositif d'épuration 2 spécifiquement prévu à cette fin, ces opérations peuvent être réalisées avec une efficacité optimale. Le dispositif d'épuration 6 permet de faire des rajouts pour obtenir un effet d'affinage, en ajoutant par exemple du phosphore sous forme de phosphore de cuivre, de nickel, de fer etc ... On pourrait aussi rajouter du sodium, du caicium ou tout autre produit approprié souhaité. Dans le cadre de l'invention, on peut égaiement ajuster sélectivement et dans le temps un élément dans le métal en fusion avant sa coulée dans la lingotière. Par exemple dans le cas d'un alliage d'aluminium, on pourrait ajouter de l'aluminium pur dans le caisson 6 pour abaisser le pourcentage d'éléments perturbateurs. Il faudrait seulement prendre soin de ne pas changer les paramètres spécifiques du métal en fusion, tel que par exemple la température. Le dispositif d'épuration pourrait être équipé d'un système de préchauffage. On pourrait aussi prévoir un système de maintien de la température, tel qu'un système de chauffage électrique ou un brûleur. Le volume du caisson 6 peut varier amplement d'une charge de moins de 300kg jusqu' une charge de 6 tonnes ou même davantage. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement d'un métal en fusion et son transfert dans un espace récepteur, tel qu'une lingotière, selon lequel on fond le métal dans un four tel qu'un convertisseur, effectue un dégazage et retrait d'oxydes contenus dans le métal en fusion, avant de verser celui-ci dans l'espace récepteur, caractérisé en ce que l'on effectue le dégazage et le retrait des oxydes dans un dispositif d'épuration (2), lors du transfert du métal du convertisseur à l'espace récepteur (4). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le dégazage et le retrait des oxydes, en continu, pendant le transfert du métal du convertisseur à l'espace récepteur (4). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on effectue une opération d'affinage dans le dispositif d'épuration (2). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que que l'on ajuste sélectivement et dans le temps un élément dans le métal en fusion, dans le dispositif d'épuration (2). 5. Système pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant un convertisseur pour fondre le métal et des moyens de transfert du métal fondu dans un espace récepteur, tel qu'une lingotière, caractérisé en ce que les moyens de transfert comprennent un dispositif d'épuration (2) et des moyens de transvasement (1) du métal en fusion dans le dispositif d'épuration (2) et des moyens (3) de transvasement du métal traité dans le dispositif d'épuration (2), dans l'espace récepteur (4). 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d'épuration (2) comprend un caisson (6) équipé d'un moyen de dégazage formé par un rotor (13) qui est disposé au bout d'un arbre porte-rotor (14) monté sur une structure de support (15) et s'étendant à l'intérieur du caisson (6). 7. Système selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ce que le caisson (6) comporte une sortie de versement (21) du métal en fusion dans les moyens de transvasement (3) du métal dans l'espace récepteur (4), qui est réalisée sous forme d'un trop-plein. 8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le caisson (6) est monté pivotant autour d'un axe horizontal (24) pour pouvoir effectuer un mouvement de vidange du métal traité dans les moyens de transvasement (3) du métal dans l'espace récepteur (4). 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de basculement du caisson (6), qui sont formés par des vérins hydrauliques (27) disposés de part et d'autre du caisson (6) dans un plan parallèle à l'axe de basculement (24), les vérins étant articulés par leur corps à un bâti de support fixe (25), et au caisson (6), par leur tige de piston (30). 10. Système selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'espace interne du caisson (6) est partagé par une cloison (7), s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de basculement (24), en deux compartiments (8, 9) qui communiquent entre eux par un passage (10) au niveau du fond du caisson (6), le compartiment (8) du côté des moyens de transvasement d'entrée (1) contenant le rotor de dégazage (13) tandis que le compartiment (9), situé du ôté des moyens de transvasement (3) dans l'espace récepteur (4), comportent, le cas échéant, un filtre de retenue (20) des oxydes contenus dans le métal en fusion. 11. Système selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'arbre porte-rotor (14) est monté sur un support (15) verticalement mobile le long d'un montant (36) entre une position où le rotor (13) est à l'intérieur du caisson et une position où le rotor est en dehors de celui-ci, et pivotant autour du montant (36) entre une position angulaire d'engagement du rotor (13) dans le caisson (6) et une position angulairement dégagée de ce dernier, pour permettre le basculement du caisson (6) autour de son axe (24). 12. Système selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que les moyens de transvasement (1 et 3) sont formés par des goulottes.