Brevet FR2675411A1 — publié le 19921023

La présente invention concerne les répartiteurs pour la coulée continue de métal liquide, notamment de l'acier. On procède habituellement au dégazage du métal liquide dans la poche de coulée. Toutefois il en résulte que le métal peut se regazer, en particulier en azote et hydrogène, pendant son trajet vers le répartiteur, et aussi dans le répartiteur lui-même, en raison de ses contacts avec l'air atmosphérique et les réfractaires initialement humides du répartitellr. C'est pourquoi on a propos de realiser ce dégazage dans le répartiteur luimême, par la création d'un vide partiel au-dessus du bain de métal liquide. Toutefois le vide très poussé nécessaire pour procéder à un dégazage satisfaisant nécessite un répartiteur de trop grandes dimensions si on lui conserve sa forme classique, ce qui constitue un inconvénient rédhibitoire pour une exploitation industrielle. En effet le vide très poussé nécessaire à un dégazage rapide du métal nécessiterait une hauteur ferrostatique très importante (de l'ordre de 1,5 m).En y ajoutant la hauteur de garde, c'est-a-dire ltécart entre la surface de métal liquide et le joint d'étanchéité entre la paroi du répartiteur et son couvercle qu'il est nécessaire de ménager pour éviter que ce joint ne soit détruit par les projecti o!is de métal, on obtiendrait des installations d'une hauteur largement supérieure à 2 m. Un tel répartiteur ne pourrait être adapté sur une machine existante sans qu'il soit nécessaire de surélever le support de la poche, ce qui serait difficile et coûteux. L'invention a donc pour but de proposer un repar- titeur de coulée continue agencé de manière à resoudre ce problème. Suivant l'invention, le répartiteur comprend deux parties situées à des hauteurs différentes et reliées entre elles par au moins un tunnel incliné, la partie basse délimitant une zone d'arrivée du métal liquide en provenance de la poche > et des moyens étant prévus pour créer un vide au-dessus du bain de métal liquide, dans la partie haute, laquelle est équipée d'au moins une busette de coulée. Ainsi l'inclinaison du ttinnel de liaison entre les deux parties basse et haute évite de devoir donner à l'ensemble du répartiteur des dimensions excessives. Les pressions ferrostatiques dans les parties basse et haute s'équilibrent, compte tenu du vide pousse, de l'ordre du torr, au-dessus du métal liquide dans la partie haute, et du fait que la partie basse du métal liquide est soumise à la pression atmosphérique. Il est ainsi possible de procéder à un dégazage poussé immédiatement avant la coulée en lingotière. Suivant une autre forme de réalisation de 1' in- Invention, la partie haute est constituée d'au moins deux récipients, chacun munis d'une busette de coulée et reliés à la partie basse par un tunnel ascendant correspondant pour le métal liquide. Suivant un autre mode de iéal isation de 1' inven- tion, la partie basse communique avec un conduit ménagé à la base dii tunnel incliné, qui débouche horizontalement au-dessus de la lingotière et est pourvu d'une busette profondément immergée dans ladite lingotiére, à coeur du produit coulé, tandis que la busette de la partie haute débouche dans la lingotière à une hauteur plus élevée correspondant à la peau du produit coulé. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexes gui en illustrent plusieurs formes de réalisation à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue en coupe verticale axiale d'un premier mode de réalisation du répartiteur de coulée continue de métal liquide selon l'invention, ainsi que d'une lingotière placée sous la partie haute de celui-ci. Les figures 2 à 6 sont des vues en coupe verticale axiale scliêmat i que de cinq autres modems de réaliSa- tion du répartiteur selon l'invention On voit à la Fig.1 un répartiteur 1 pour la coulée continue de métal liquide, notamment de l'acier dans une installation sidérurgique, entre une poche de coulée non représentée et une lingotière 2. Le répartiteur 1 comprend une partie basse 3 et une partie haute 4 reliées entre elles par un tunnel incliné 5. La partie basse 3 délimite une zone d'arrivée du métal liquide en provenance de la poche par un tube 6, la surface du métal liquide 7 étant recouverte d'une couche de laitier 8. Bien entendu la différence entre les hauteurs des fonds des parties basse 3 et haute 4 et l'inclinaison du tunnel 5 sur l'horizontale peuvent largement varier en fonction des installations. Dans l'exemple représenté à la Fig.1, l'inclinaison du tunnel 5 est de sensiblement 45" sur un plan horizontal. La partie haute 4 est percée, au-dessus de la surface du bain de métal liquide 7a, d'une ouverture 9 reliée à une pompe à vide non représentée, permettant de créer au-dessus du bain 7a un vide très poussé, de l'or- dre du torr comme déjà indiqué. Le fond de la partie haute 4 est équipé d'une busette 11 de coulée du métal liquide dans la lingotière 2. Le fond 3a du récipient constituant la partie basse 3 est muni de moyens 10, tels qu'une ou plusieurs briques perméables au gaz permettant, de manière connue en soi, d'insuffler un gaz neutre dans le métal liquide, afin de favoriser son dégazage et la décantation des inclusions non-métalliques. Le fond 3a est également muni d'une busette 12 munie de moyens de fermeture non représentés, normalement ouverte uniquement en fin de coulée, afin de permettre l'évacuation du métal liquide restant dans la partie basse 3. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant. En début de coulée, le métal liquide 7 remplit progressivement la partie inférieure 3, son niveau montant dans le tunnel ascendant 5. Corrélativement, le vide très poussé créé dans la partie haute 4 provoque, par aspiration, un siphonage du métal liquide, qui remonte jusque dans l'enceit1te 4 et s'écoule ensiii te par la busette il dans la lingotière 2. Grâce à cet agencement du répartiteur 1, il est possible de maintenir la poche de coulée à son emplacement habituel, alors que la mise sous vide poussée d'un répartiteur de configuration classique conduirait à surélever cette poche. Un autre avantage réside dans la possibilité d'augmenter la hauteur entre la partie haute 4 et la lingotière 2, augmentation de hauteur qui peut être éventuellement nécessaire pour pouvoir utiliser des busettes particulières, par exemple une busette refroidissante, adaptée à la coulée du métal avec une faible surchauffe. Par ailleurs, le fait que le métal liquide monte dans la partie haute 4 avant coulée en lingotière empêche le laitier 8 de s'introduire dans l'enceinte supérieure 4, et donc de polluer le métal coulé. Le répartiteur peut être réutilisé après une séquence de coulée après changement de la busette 11. Cette dernière n'est ouverte qu'après remplissage des parties basse 8 et haute 4 et obten tion du vide souhaité, ce qui assure que le premier métal coulé, pollué par le contact avec l'atmosphère, la masse de bouchage de la poche et l'humidité des réfractaires du répartiteur, a séjourné dans la zone dégazante suffisamment longtemps pour être débarrassé de l'essentiel de ses polluants. Dans la seconde forme de fwal i sation du réparti- teur la, illustrée à la Fig.2, la busette de coulée 13 de la partie haute 4 a, en section, sensiblement les mêmes dimensions que la lingotière 14, dont elle est séparée par un joint 15 à la pression atrnosphériqlle permettant 1 'oscillation de la lingotière 14. Ce joint est de préférence entouré par une atmosphère neutre afin d'éviter le contact du métal avec l'atmosphère. Par ailleurs, le niveau du joint 15 se situe au même niveau que celui de la surface libre du bain 7 dans la partie basse 3, c'est-à-dire sensiblement le niveau du laitier 8. Cet agencement permet la coulée en charge du métal liquide, tout en découplant mécaniquement et ther miquernent la busette t3 eL la lingotière 14. Par ailleurs le métal liquide 7a est coulé du répartiteur la directement dans la lingotière 14 sans être exposé à l'air atmosphérique, ce qui supprime totalement toute possibilité de regazage éventuel entre ces deux éléments. Le répartiteur lb illustré à la Fig.3 diffère de celui de la Fig.l par le fait que sa partie basse 3b comporte un couvercle 16 traversé de manière étanche par le tube 6 de coulée du métal liquide provenant de la poche, et cette partie 3b est intégralement remplie par ]'acier liquide. La hauteur ferrostatique déterminée par la pression dans la partie haute 4b du répartiteur est cette fois déterminée entre les surfaces du métal dans la partie haute 4b et dans la lingotière. Cette étanchéité du tube et du couvercle 16 peut être réalisée par tout moyen approprié, par exemple par soudure du tube 6 au couvercle 16 avant le début de la coulée. Elle peut également être réalisée par du métal solidifié au tout début de la coulée, en l'absence de soudure. L'absence de laitier 8 dans le bain 7 du répartiteur lb empêche donc une pollution par entraînement de ce laitier vers la lingotière. Le répartiteur lc représenté à la Fig.4 diffère de celui de la Fiv.1 par les particularités suivantes son tunnel ascendant 5 est équipé d moyens de chauffage du métal liquide ascendant, par exemple des bobines 17 d'induction électromagnétique. D'autre part, la partie supérieure 4 du répartiteur lc est équipée, de manière connue en soi, d'une tubulure 18 à travers laquelle est injectée un fil métallique 19 dans le bain 7a, ainsi que d'une lance 21 immergée dans le bain et pouvant y insuffler des additifs appropriés solides et /ou gazeux. On peut ainsi exécuter des traitements métallurgiques divers sur le métal liquide : décarburation, contrôle inclusionnaire, addition d'éléments d'aliiapes. Le répartiteur 1d représenté à la Fig.5 diffère de celui de la Fig.4 par le fait que sa partie basse 3d communique, au niveau de son fond, avec un conduit 22 ménagé à la base du tunnel i ncl iné 5. Ce conduit 22 débouche horizontalement au-dessus de la lingotière 23, et est pourvu d'une busette 24 profondément immergée dans la lingotière 23, à coeur du produit coulé 25. Par contre, la busette 26 de la partie haute 4 du répartiteur 1d débouche dans la lingotière 23 à une hauteur plus élevée. Le métal qu'elle introduit dans la lingotière 23 prend une part prépondérante à la forma L i on de la peau 27 du produit solidifié. Pendant la coulée, une partie du métal liquide 7a est aspirée dans le tunnel ascendant 5 jusqu'à la partie supérieure 4, tandis que l'autre partie s'écoule par le conduit 22 dans la busette 24, pour former essentiel le- ment le coeur du produit coulé 25. Il est ainsi possible d'élaborer en repartiteur une nuance de métal constituant une variante de la nuance en poche, et de réaliser un produit coulé 25 comportant un gradient de composition et donc de propr i étés en peau. tl e f fe t , Seule la partie du métal liquide 7a aspirée dans la partie supérieure 4 du répartiteur subit dans celle-ci un traitement métallurgique, et constitue ultérieurement de façon préférentielle la peau 27 du produit coulé 25. Le répartiteur le illustré à la Fig.6 comprend une partie basse 3e et deux parties hautes 4e. Ces deux récipients 4esont chacun reliés à la partie basse 3e par un tunnel ascendant 5e correspondant pour le métal liquide 7a. Les parties hauts 4e eE les tunnels associés 5e peuvent être symétriques par rapport à un plan vertical médian de la partie inférieure 3e, comme représenté au dessin, les récipients supérieurs 4e étant donc à la même hauteur Par ailleurs, le dispositif est similaire à celui représenté à la Fig.l, chaque enceinte supérieure 4e étant couplée à des moyens de mise sous vide poussé, et pourvu d'une busette lî de coulée dans une lingotière non représentée. Cet agencement permet de couler simultanément du métal liquide sur deux lignes différentes, pouvant éven tuellement correspondre chacune à une nuance particuliè re, en fonction des traitements métallurgiques différents qui pourraient être exécutés dans les deux parties hautes 4e En effet, comme dans J les réalisatio1ls des réparLi - teurs représentées aux Fig.4 et 5, le répartiteur le peut être équipé, sur chacune des lignes de coulée 5e, 4e, de moyens de chauffage électromagnétique et d'injection d'addil;ifs. Ces moyens peuvent être rit;lliséc;; de manière différentielle en fonction des objectifs propres à chaque ligne de coulée, ce qui permet, à partir d'une nuance mètre commune donnée, d'obtenir différentes nuances filles, propres à chaque ligne de coulée. En fin de coulée, une seule des lignes 5e, 4e peut terminer la coulée et vidanger le répartiteur, sans encrassage des autres trous de coulée. En cours de coulée, on peut envisager d'arrêter une ligne, d changer de busette 11, de redémarrer la ligne quelques instants plus tard, sans arrêter l'autre ligne - ou les autres lignes, car le répartiteur peut comporter plusieurs lignes de coulée distinctes telles que celles (e, 4e) représentées à la Fiv.6. En variante il est également possible de mettre en communication deux busettes telles que 1 provenant de deux lignes de coulée différentes, afin de couler dans une même lingotière deux nuances différentes de métal liquide d'une manière analogue au cas de la figure 5. REVENDICATIONS 1. Répartiteur (1, la, lb, 1c...) pour la coulée continue de métal liquide (7, 7a), notamment de l'acier, entre une poche et une lingotière (2, 14...), caractérisé en ce qu il comprend deux parties (3,4; 3b,4b; 3c,4c...) . situées à des hauteurs différentes et reliées entre elles par au moins un tunnel incliné (5; 5e), la partie basse (3, 3b...) délimitant une zone d'arrivée du métal liquide (7a) en provenance de la poche, et des moyens étant prévus pour créer un vide au-dessus du bain (7a) de métal liquide, dans la partie haute (4, 4b...), laquelle est équipée d'au moins une busette (il) de coulée. 2. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie haute est constituée d'au moins deux récipients (4e) chacun mis d'une busette (11) de coulée et reliés à la partie basse par un tunnel ascendant (Se) correspondant pour le métal liquide (7a). 3. Répartiteur selon la revendication 1, carac térise en ce que la partie basse (3d) communique avec un conduit( 22) ménagé à la base du tunnel incliné (5), qui débouche horizontalement au-dessus de la lingotière (23) et est pourvu d'une busette (24) profondément immergée dans ladite lingotière, tandis que la busette (26) de la partie haute (4d) débouche dans la lingotière à une hauteur p]us élevée. 4. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que J e tunnel incli1lé (5) est est équipé de moyens de chauffage du métal liquide ascendant, par exemple des bobines (17) d'induction magnétique. 5. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la busette de coulée (13) de la partie haute (4) a en section sensiblement les mêmes dimensions que la lingotière (14), dont elle est séparée par un joint (15) mis sous pression atmosphérique au début de la coulée. 6. Répartiteur (lb) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie basse (3b) comprend un couvercle (16) traversé par un tube (6) de coulée du métal liquide provenant de la poche, ce tube traversant le couvercle de manière étanche. 7. Répartiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fond (3a) de sa partie basse (3, 3b...) est muni de moyens (10) d'insufflation d'un gaz neutre à travers ce fond, dans le bain (7) de métal liquide. 8. Répartiteur selon i 'ï.ine qiielconquc des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que sa partie haute (4c) est pourvue de moyens (18, 21) d'introduction a sein du métal liquide d'additifs solides et/ou gazeux.