Brevet FR2675064A1 — publié le 19921016

QUENOU=JT COMPORIFÉJ UNE MNANOETIE RESISTANT A L'EROSION Le procédé de coulée en continu de l'acier est actuellement majoritairement utilisé en sidérurgie L'acier liquide, à sa sortie du convertisseur est coulé dans une poche de grande contenance, puis versé dans un répartiteur de contenance plus petite qui permet de le couler en continu dans un ou plusieurs moules. L'écoulement de l'acier liquide du répartiteur vers le ou les moules peut être régulé et/ou stoppé par différents moyens Le moyen le plus employé actuellement est la quenouille Une quenouille est une pièce allongée de matière réfractaire qui plonge dans l'acier liquide Son extrémité inférieure s'applique sur le siège d'un trou de coulée prévu dans le fond du répartiteur Un bras fixé à sa partie supérieure permet d'écarter plus ou moins son extrémité inférieure du siège du trou de coulée et ainsi de réguler ou de stopper l'écoulement du métal On connait également des dispositifs rotatifs dans l'écoulement du métal est régulé par la rotation. De façon habituelle, on recouvre la surface libre du métal en fusion contenu tant dans la poche que dans le répartiteur d'une poudre de couverture, généralement de nature synthétique Cette poudre a plusieurs fonctions Elle évite l'oxydation du métal en l'isolant de l'air ambiant, réduit les pertes thermiques, et piège les inclusions qui remontent à la surface de l'acier. Toutefois, l'utilisation d'une poudre de couverture n'est pas sans inconvénients En effet cette poudre provoque l'érosion de la quenouille au niveau de sa ligne d' immersion dans l'acier Cette érosion est d'autant plus forte que les poudres actuellement utilisées sont très agressives vis-à-vis des matériaux réfractaires utilisés pour réaliser les quenouilles Par ailleurs une couche de laitier flotte à la surface du métal liquide contenu dans la poche Ce laitier provient des impuretés contenues dans le minerai de fer et qui, plus légères que l'acier, remontent à sa surface lorqu'il est mis en fusion Dans toute la mesure du possible on s'efforce d'éviter que le laitier contenu dans la poche ne passe dans le répartiteur en fermant la poche avant que le laitier ne c O Emumnce à passer dans le répartiteur Malgré cette précaution, il est cependant inévitable qu'une certaine quantité de laitier parvienne dans le répartiteur Ce laitier a également une action corrosive sur la quenouille. L'érosion conjuguée du laitier et de la poudre de couverture provoque l'apparition d'un affaiblissement de la section de la quenouille au niveau de sa ligne d'immersion dans le métal liquide Cette réduction de section fragilise la quenouille et peut causer sa rupture Une telle rupture conduit à la perte du contrôle de l'écoulement du métal. La totalité du métal contenu dans le répartiteur est alors perdue et peut provoquer des dégâts considérables au moule de coulée en continu et à l'ensemble de l'installation Cela implique également des risques considérables pour le personnel se trouvant à proximité du répartiteur Il est donc absolument indispensable d'éviter tout risque de rupture de la quenouille. C'est pourquoi, pour des raisons de sécurité on interrompt la séquence de coulée dès que l'érosion de la quenouille fait naitre un risque de rupture L'érosion de la quenouille est par conséquent un facteur qui limite la durée de la séquence de coulée, c' est à dire le nombre de poches qu'il est possible de cculer au cours d'une même séquence. La présente invention a pour objet une quenouille qui remédie à ces inconvénients Elle présente une résistance accrue vis-à-vis de l'érosion tant du laitier que de la poudre de couverture Elle permet par conséquent une séquence de coulée plus longue sans risque de rupture Elle s'applique également aux mécanisme rotatif (valves rotatives). Cette quenouille est caractérisée en ce qu'elle comporte une manchette résistant à l'érosion. Cette manchette est située, selon la direction longitudinale de la quenouille, à une hauteur telle que, lorsque la quenouille est en fonctionnement, la manchette résistant à l'érosion se trouve au niveau de la ligne d'imoersion de la quenouille Etant donné que l'érosion s'effectue au niveau de la manchette présentant une résistance accrue, cette section renforcée de la quenouille n'est pas érodée, ou du moins elle l'est beaucoup moins Tl va de soi que cette manchette doit présenter une hauteur suffisante pour tenir coepte de légères variations de la hauteur du niveau de l'acier liquide dans le répartiteur, ainsi que des mouvements de la quenouille au cours de son fonctionnement. On évite ainsi un affaiblissement mécanique trop important de la quenouille et en conséquence il est possible de prolonger notablement la durée de la séquence de coulée Il en résulte un avantage économique évident. Selon une première variante de réalisation, la quenouille de l'invention comporte un corps allongé réalise en un premier matériau tandis que la manchette résistant à l'érosion est réalisée en un second matériau présentant des caractéristiques élevées de résistance à l'érosion. Dans cette variante de réalisation la quenouille est constituée de deux matériaux au moins, à savoir le matériau formant le corps, qui ne présente pas de caractéristiques particulièrement élevées de résistance à l'érosion, et le matériau de la manchette, ce matériau présentant des caractéristiques particulières élevées de résistance à l'érosion, cette manchette étant disposé au niveau de la ligne d'immersion de la quenouille dans l'acier A titre d'exemple le matériau présentant des caractéristiques particulièrement élevées de résistance à l'érosion peut être choisi dans le groupe comprenant la zircone, la magnésie, la zircone graphitée, la magnésie graphitée. Selon une autre réalisation la quenouille de l'invention comprend un corps allongé présentant une surépaisseur Cette surépaisseur peut être constituée par le matériau du corps lui-même Dans ce cas la quenouille est réalisée en un matériau unique Ou bien la surépaisseur peut être constituée, tout au moins en partie, par une manchette réalisée en un second matériau différent de celui du corps De préférence ce second matériau présente des caractéristiques élevées de résistance à l'érosion par le laitier et la poudre de couverture. La manchette peut être réalisée en une seule pièce et fixé ou cimenté sur la surface extérieure du corps Il peut également être réalisé en deux ou plusieurs parties, ce qui permet alors de l'insérer dans un évidement pratiqué dans le corps Si la profondeur de cet évidement correspond à l'épaisseur de la manchette, ce dernier ne formera aucune surépaisseur. L'invention concerne encore un procédé de réalisation de quenouille caractérisé en ce que ladite manchette est d'abord mise en forme séparément du corps, par exemple par pressage hydraulique puis pressé isostatique Ment en même temps que le corps Selon une variante de ce procédé la poudre du matériau formant l'anneau est introduite dans le moule en même temps que la poudre du matériau constituant le corps de la quenouille L'ensemble est alors co-pressé isostatiquement en une seule opération. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description d'exemple de réalisation donné à titre illustratif en référence aux figures annexées sur lesquelles: la figure 1 est une vue d'ensemble d'une quenouille conforme à l'invention; la figure 2 est une vue fragmentaire d'une quenouille réalisée conformément à un second mode de réalisation de 1 ' invention; la figure 3 est une vue fragmentaire d'un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue fragmentaire d'un quatrième mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1 une vue d'ensemble d'une quenouille réalisée conformément à un premier mode de réalisation de 1 'invention. Cette quenouille comporte un corps 1 de forme générale allongée, présentant une partie supérieure la et une partie inférieure lb A la partie supérieure la de la quenouille sont prévus des moyens de fixation, par exemple un insert métallique tel que 2, ou tout autre moyen de fixation permettant de fixer la quenouille à un levier La partie inférieure de la quenouille est terminée par un nez de forme arrondie ou conique destiné à s'adapter sur un siège prévu dans le fond d'un répartiteur (non représenté) Dans l'exemple représenté le nez de la quenouille est constitué d'un matériau différent de celui du corps afin de lui conférer une résistance accrue dans cette zone particulièrement soumise à l'érosion Toutefois cette caractéristique n'est pas indispensable Le nez pourrait être réalisé dans le même matériau que le corps. On remarque également que la quenouille est traversée de part en part par un canal longitudinal 3 qui débouche à l'extrémité inférieure du nez Ce canal permet d'injecter un gaz neutre tel que l'argon. Toutefois cette caractéristique n'est pas non plus obligatoire. Conformément à l'invention la quenouille comporte une manchette 4 présentant une résistance accrue à l'érosion Dans 1 'exemple de la figure 1 cette manchette 4 est constituée par un matériau différent du matériau du corps A titre d'exemple le corps peut être réalisé en alumine graphitée, tandis que la manchette 4 sera réalisée en magnésie, en zircone, en zircone graphitée, en magnésie graphitée ou un autre matériau adopté On remarque que la manchette 4 ne forme aucune suréepaisseur par rapport au corps Elle peut être réalisée selon différents procédés Tout d'abord elle peut être co-pressée isostatiquement en même temps que le corps de la quenouille, avec deux variantes possible Selon la première variante la manchette est réalisée à part, par exemple par un pressage hydraulique puis il est disposé dans le moule qui donne sa forme au corps qui est alors rempli par la poudre du matériau formant le corps L'ensemble est ensuite co- pressé isostatiquement Selon une seconde variante de réalisation on remplit le moule de la poudre du matériau formant le corps et de la poudre du matériau formant la manchette Ce dernier est alors co- pressé isostatiquement en une seule opération La manchette peut également être réalisée séparément en deux ou plusieurs parties pour être inséré dans un évidement prévu dans le corps puis fixé, par exemple cimenté, dans cet évidement. On a représenté sur la figure 2 une variante de réalisation de la quenouille de l'invention dans laquelle la manchette résistant à l'érosion est constituée par une simple surépaisseur réalisée dans le même matériau que le corps Cette variante de réalisation est particulièrement simple à réaliser Elle offre une résistance accrue à l'érosion parce que la section de la quenouille est augmentée au niveau de la ligne d'immersion dans le métal liquide Elle permet donc de prolonger la durée de la campagne de coulée de manière simple et économique. On a représenté sur la figure 3 une troisième variante de réalisation. L'anneau 6 forme une surépaisseur par rapport au corps de la quenouille Il peut être réalisé en une seule partie puis enfilé sur le corps pour être fixé, par exemple cimenté, dans une position appropriée sur ce corps L'anneau 6 pourrait également être réalisé en deux ou plusieurs parties, bien que ce mode de réalisation ne présente pas d'intérêt particulier étant donné qu'ici le corps ne comporte pas d'évidement. On a représenté sur la figure 4 une quatrième variante de réalisation de la quenouille de l'invention Cette variante combine les caractéristiques des figures 1 et 2 La manchette résistant à l'érosion est formée par un anneau 7 réalisé en un matériau présentant des caractéristiques particulièrement élevées de résistance à l'érosion Mais dans cette variante, la manchette 7 forme une surepaisseur qui augmente la section de la quenouille au niveau de son immersion dans le métal liquide L'accroissement de la résistance à l'érosion est donc obtenu ici à la fois par les caractéristiques du matériau de la manchette 7 et par une augmentation du diamètre de cette derniere Cette variante, comem celle de la figure 3, permet donc des séquences de coulée particulièrement longues. IVIII) I 1 Quenouille caractérisée en ce qu'elle comporte une manchette ( 4, , 6, 7) résistant à l'érosion. 2 Quenouille selon la revendication 1 ccportant un corps allongé ( 1) réalisé en un premier matériau, caractérisé en ce que ladite manchette ( 4, 7) est réalisée en un second matériau présentant des caractéristiques élevées de résistance à l'érosion. 3 Quenouille selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit matériau présentant des caractéristiques élevées de résistance à l'érosion est choisi dans le groupe coeprenant la zircone, la magnésie, la zircone graphitée, la magnésie graphitée. 4 Quenouille selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comportant un corps ( 1) allongé caractérisé en ce que la manchette résistant à l'érosion est constituée par une surépaisseur ( 5, 6, 7). Quenouille selon la revendication 4 caractérisée en ce que la surépaisseur inclut une manchette ( 6, 7) fixé sur la surface extérieure du corps ( 1). 6 Quenouille selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisée en ce qu'elle conporte une manchette ( 4, 7) réalisée en deux parties au moins et fixé dans un évidement du corps ( 1). 7 Procédé de réalisation d'une quenouille selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que ladite manchette ( 4, 6, 7) est mise en forme séparément du corps puis co-pressé isostatiquement en même temps que le corps ( 1). 8 Procédé de réalisation d'une quenouille selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que la manchette ( 4, 7) est co-pressée isostatiquement en même temps que le corps ( 1).