Brevet FR2679162A1 — publié le 19930122

La présente invention concerne un dispositif de transfert par jet de métal liquide, d'un réceptacle amont vers un réceptacle aval, notamment d'une poche de coulée de métal liquide vers un répartiteur d'une installation de coulée continue en lingotière. Dans une installation de coulée continue, il est connu de transférer le métal liquide contenu dans la poche de coulée vers le répartiteur en disposant sous le fond de la poche de coulée, sensiblement perpendiculairement à ce fond, un tube par lequel le métal liquide s'écoule, en formant un jet, vers le répartiteur. Or la température du métal contenu dans la poche diminue au cour de la coulée, avec le risque que, en fin de poche, la température du métal dans le répartiteur soit insuffisante pour assurer la coulée en lingotière. Une solution consiste à surchauffer le métal de la poche, mais elle est coûteuse en énergie. On a donc été conduit à prévoir des moyens de réchauffage du métal dans la zone de transfert, par exemple par induction, mais le temps de passage relativement bref du métal liquide dans le tube ne permet pas un réchauffage efficace. L'invention a notamment pour but d'effectuer, en sortie de la poche de coulée, des traitements rapides et efficaces du métal, comme le réchauffage du métal, le brassage de celui-ci ou l'ajout d'additions. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de transfert par jet de métal liquide, d'un réceptacle amont vers un réceptacle aval, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, une enceinte, délimitée par un fond et une paroi latérale, et, d'autre part, un tube traversant sensiblement perpendiculairement le fond de l'enceinte, dont un tronçon fait saillie à l'intérieur de l'enceinte et dont l'autre tronçon s'étend à l'extérieur de l'enceinte. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - l'enceinte comporte un dessus dans lequel est ménagée une ouverture d'entrée du métal, et l'axe du tube est décalé transversalement par rapport à l'ouverture du dessus de l'enceinte - la totalité du tube est réalisée d'une seule pièce avec l'enceinte - un des tronçons du tube respectivement interne et externe à l'enceinte est réalisé d'une seule pièce avec l'enceinte - la paroi du tube, à l'intérieur de l'enceinte, est percée d'un trou, situé au voisinage ou à la limite du fond de l'enceinte - au moins un orifice est prévu dans le fond de l'enceinte, cet orifice étant obturé par un bouchon étanche au métal liquide et perméable aux gaz ; - la paroi latérale de l'enceinte est percée d'au moins un orifice permettant à un conduit extérieur à l'enceinte de déboucher à l'intérieur de celle-ci ; - l'enceinte a, en section suivant un plan perpendiculaire à l'axe du tube, une forme oblongue ; - le tube comporte un organe filtrant disposé entre l'extrémité débouchante du tronçon interne à l'enceinte et le fond de cette dernière - l'enceinte et le tube sont en matériau réfractaire - le métal liquide de l'enceinte est chauffé par induction - le chauffage est réalisé par des moyens comprenant deux pôles d'induction disposés, à l'extérieur de l'enceinte, de part et d'autre des côtés les plus longs de celle-ci. L'invention va être décrite plus en détail cidessous. Cette description fait référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale du dispositif selon l'invention, disposé entre une poche de coulée et un répartiteur - la figure 2 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, du dispositif selon l'invention - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2. On voit à la figure 1 un dispositif 10 assurant un transfert de métal liquide entre une poche de coulée 12 et un répartiteur 14. Le dispositif 10 est monté sur un support 16 et il est disposé sous une busette 18 par ou s'écoule le'métal liquide. Comme on le voit plus précisément aux figures 2 et 3, le dispositif 10 comprend une enceinte 20 délimitée par un fond 22, un dessus 24 et une paroi latérale 26. Le dessus de l'enceinte est constitué par un couvercle 24 comprenant une ouverture 28 par laquelle s'écoule le métal liquide provenant d'un orifice de coulée du fond de la poche de coulée 12. Un tube 30 traverse sensiblement perpendiculairement le fond 22 de l'enceinte, de telle façon que son axe 32 soit décalé transversalement par rapport à l'ouverture 28 du couvercle 24. Un des tronçons 34 du tube 30 fait saillie à l'intérieur de l'enceinte. L'autre tronçon 36 du tube s'étend à l'extérieur de l'enceinte et débouche au-dessus du répartiteur 14. L'enceinte 20 et le tube 30 sont réalisés, d'une seule pièce, en matériau réfractaire. Une variante de réalisation du tube 30, non représentée sur les figures, consiste à réaliser un des tronçons 34,36 du tube d'une seule pièce avec l'enceinte 20. L'autre tronçon du tube 30 est alors rapporté sur le premier. Un trou de vidange 42 est percé dans la paroi du tronçon 34 au voisinage ou à la limite du fond 22. Le trou 42 assure en particulier la vidange de l'enceinte 20 en cas d'arrêt de la coulée continue. L'extrémité supérieure du tube 30 forme déversoir à l'intérieur de l'enceinte 20 et est couverte par un organe filtrant 44. I1 est possible de placer cet organe filtrant 44 plus bas, en considérant la figure 3, dans le tronçon 34 du tube interne à l'enceinte 20, cet organe filtrant pouvant constituer partiellement la paroi dudit tronçon. Un élément poreux 46, perméable aux gaz et étanche au métal liquide, est placé dans un premier orifice 47 du fond 22 pour permettre la diffusion de gaz dans le métal liquide de l'enceinte. Un conduit 48 disposé à l'extérieur de l'enceinte 20, débouche par un second orifice 50 de la paroi latérale 26, à l'intérieur de l'enceinte. L'enceinte 20 a, en section suivant un plan perpendiculaire à l'axe du tube, une forme oblongue. Deux pôles d'un dispositif de chauffage par induction 52 et 54 sont disposées de part et d'autre des côtés les plus longs de l'enceinte 20, de manière à assurer un champ d'induction suivant une direction transversale à l'axe 32 du tube 30. L'enceinte 20 a sa plus petite dimension suivant cette direction transversale de manière à réduire l'entrefer entre les deux pôles d'induction 52 et 54. On décrit maintenant le fonctionnement du dispositif de transfert. Le métal liquide, en provenance de la poche de coulée 12, s'écoule dans l'enceinte 20 par l'ouverture 28 du couvercle 24. Le métal liquide remplit partiellement l'enceinte 20 et s'écoule ensuite par l'extrémité supérieure du tube 30 formant déversoir, et de façon presque négligeable, par le trou de vidange 42. Le métal liquide est retenu dans l'enceinte 20 pendant un temps de séjour suffisant pour être chauffé par le champ d'induction. Le débit du métal liquide sortant de la poche de coulée 12 dépend de la hauteur de métal dans la poche. Ce débit peut être réglé par des moyens d'obturation connus, non représentés, par exemple une quenouille. Le débit de métal liquide traversant le tube 30 du dispositif de transfert 10 est égal, en moyenne, au débit de métal sortant de la poche 12. Par contre, le tube 30 ne comporte pas de moyens de réglage du débit de métal qui le traverse et peut éventuellement se boucher partiellement. Par conséquent, il faut, d'une part, que le diamètre intérieur du tube 30 soit supérieur au diamètre de l'orifice de coulée du fond de la poche de coulée 12 pour permettre la circulation à travers le tube du débit maximum sortant de cette poche. I1 faut, d'autre part, que la hauteur de la paroi 26 de l'enceinte 20 dépasse, dans les conditions de débit maximum de la poche 12, le niveau de métal liquide dans l'enceinte 20 qui se trouve, dans ce cas, au-dessus de l'extrémité du tube 30 débouchant dans l'enceinte, comme cela est représenté à la figure 3. On conserve ainsi en toute circonstance un espace libre entre le niveau de métal dans l'enceinte et le couvercle 24 de celle-ci. Par ailleurs, la hauteur de métal liquide dans l'enceinte 20 est la plus élevée possible de manière à réduire l'espace libre entre le métal liquide et le couvercle 24, ceci afin, d'une part, de réduire le plus possible, le volume de gaz inerte utilisé pour remplir cet espace libre, et d'autre part, de conserver en permanence une hauteur de métal, au-dessus de l'extrémité supérieure du tube, suffisante pour éviter un effet de vortex à proximité de l'orifice supérieur du tube. Le gaz inerte remplissant l'espace libre défini ci-dessus, est par exemple un gaz rare ne réagissant pas avec le métal liquide ou avec des additifs ou des ajouts qu'il contient. Le dispositif selon l'invention offre de nombreuses possibilités et présente des avantages importants. Le métal liquide retenu temporairement dans l'enceinte 20, peut subir des brassages d'origine différentes - le métal liquide qui s'écoule dans l'enceinte 20 par l'ouverture 28 réalise un brassage mécanique du métal liquide qui y est déjà contenu - le champ d'induction provoque un brassage par induction du métal liquide - une injection de gaz à travers l'élément poreux 46 du fond 22 réalise le brassage du métal liquide contenu dans l'enceinte 20 ainsi que l'élimination d'inclusions dans le métal, notamment gazeuses. En cas de faible débit, le brassage mécanique est moins important et les inclusions du métal liquide peuvent décanter dans l'enceinte. Inversement, un débit élevé provoque un brassage important et la coalescence des inclusions qui passent, dans ce cas, dans le tube 30 et sont reçues dans le répartiteur 14. Ces inclusions décantent facilement dans le répartiteur 14 et sont aisément éliminées par la suite. Le conduit 48 débouchant à l'intérieur de l'enceinte 20 permet d'injecter des produits, notamment pour la mise à nuance du métal. Les produits injectés se mélangent efficacement avec le métal liquide grâce au brassage mécanique, par induction et/ou par diffusion de gaz à travers l'élément poreux 46. Le dispositif selon l'invention permet de traiter le métal liquide à la sortie de la poche de coulée, sur des petites quantités et, éventuellement, sur des pério des courtes. Ceci permet par exemple de faire la mise à nuance du métal de façon tres rapide. Par ailleurs, l'utilisation du dispositif selon l'invention ne requiert aucune modification du réceptacle amont (poche de coulée) ni du réceptacle aval (répartiteur) et peut être incorporé facilement dans une installation de coulée continue de type connu. Comme l'enceinte 20 est vidangeable grâce au trou de vidange 42, le dispositif 10 est réutilisable après un arrêt de la coulée continue. Bien entendu le dispositif selon l'invention peut être utilisé de la même façon à d'autres niveaux de la coulée continue, par exemple entre un répartiteur et une lingotière ou dans d'autres applications. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transfert par jet de métal liquide, d'un réceptacle amont (12) vers un réceptacle aval (14), notamment d'une poche de coulée de métal liquide vers un répartiteur d'une installation de coulée continue en lingotière, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, une enceinte (20), délimitée par un fond (22) et une paroi latérale (26), et, d'autre part, un tube (30) traversant sensiblement perpendiculairement le fond (22) de l'enceinte (20), dont un tronçon (34) fait saillie à l'intérieur de l'enceinte (20) et dont l'autre tronçon (36) s'étend à l'extérieur de l'enceinte (20). 2. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte (20) comporte un dessus (24) dans lequel est ménagée une ouverture d'entrée du métal (28), et en ce que l'axe (32) du tube (30) est décalé transversalement par rapport à l'ouverture (28) du dessus de l'enceinte. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la totalité du tube (30) est réalisée d'une seule pièce avec l'enceinte (20). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un des tronçons (34,36) du tube (30) respectivement interne et externe à 1 'enceinte (20) est réalisé d'une seule pièce avec l'enceinte (20). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi du tube (30), à l'intérieur de l'enceinte (20), est percée d'un trou (42), situé au voisinage ou à la limite du fond de l'enceinte. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un orifice (47) est prévu dans le fond (22) de l'enceinte, cet orifice étant obturé par un bouchon (46) étanche au métal liquide et perméable aux gaz. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi latérale de l'enceinte est percée d'au moins un orifice (50) permettant à un conduit (48) extérieur à l'enceinte (20) de déboucher à l'intérieur de celle-ci. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (20) a, en section suivant un plan perpendiculaire à l'axe du tube (30), une forme oblongue. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube (30) comporte un organe filtrant (44) disposé entre l'extré- mité débouchante du tronçon (34) interne à l'enceinte et le fond de cette dernière. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (20) et le tube (30) sont en matériau réfractaire. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal liquide de l'enceinte (20) est chauffé par induction. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le chauffage est réalisé par des moyens comprenant deux pôles d'induction (52,54) disposés, à l'extérieur de l'enceinte (20), de part et d'autre des côtés les plus longs de celle-ci.