Brevet FR2724858A1 — publié le 19960329

La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en gaz inerte d'une busette interne pour récipients métallurgiques de coulée par le bas. On sait que la coulée de l'acier liquide d'un répartiteur dans une lingotière est généralement réalisée par un dispositif qui comporte dans le sens de coulée de l'acier, c'est à dire à partir du répartiteur vers la lingotière, une busette interne en appui sur une brique de siège solidaire du fond du répartiteur, une plaque de référence fixe présentant un trou de coulée, une busette externe immergée en sa partie basse dans la lingotière et présentant en sa partie haute une portée plate en forme d'embase permettant le chargement et le déplacement de la busette externe en service. Le dispositif comporte également des moyens d'échange de la busette externe. Les deux busettes qui sont montées coaxiales définissent un tube de coulée de l'acier liquide du répartiteur vers la lingotière et l'entrée de ce tube de coulée forme le col de la busette interne. Pour réguler ou couper le débit d'acier liquide, une quenouille partiellement immergée dans le répartiteur est positionnée dans l'axe du tube de coulée au-dessus du col de la busette interne. Cette quenouille possède un diamètre supé- rieur au tube de coulée. Les plans de joint entre les différents éléments constituant le tube de coulée, à savoir la busette interne, la plaque de référence et la busette externe constituent des entrées possibles pour l'air ambiant. En effet, ces zones sont soumises à une dépression importante créée dans le canal de coulée par le jet de métal s'écoulant dans ledit canal. La conséquence de ces entrées d'air, azote et oxygène, est une diminution de la propreté du métal. Jusqu'à présent, diverses solutions ont été mises en oeuvre pour prévenir les entrées d'air dans le canal de coulée dans lequel circule l'acier liquide. Une des solutions utilisée jusqu'à présent consiste à réaliser en une seule pièce la busette interne et la plaque de référence. Cette solution permet de diminuer le nombre de joints. Une autre solution complémentaire consiste à injecter un gaz inerte, comme par exemple de l'argon, dans le canal de coulée et au niveau des jointures entre les différentes pièces, notamment entre l'embase de la busette interne qui sert de plaque de référence fixe et l'embase de la busette externe. A cet effet, la busette interne en matériau réfractaire est équipée de moyens de diffusion du gaz inerte dans le canal de coulée et entre l'embase de la busette interne et l'embase de la busette externe. Ces moyens de diffusion servent aussi & amener le gaz inerte dans l'intervalle qui sépare la quenouille du col de la busette interne afin de maintenir propre cet intervalle étroit. Ces moyens de diffusion comportent des orifices d'alimentation qui sont raccordés à des tuyaute- ries d'amenée du gaz inerte supportées par les moyens d'échange de la busette externe. Ces tuyauteries sont raccordées au circuit fixe d'alimentation en gaz inerte de l'usine, éventuelle- ment par l'intermédiaire de flexibles protégés du rayonnement thermique. Généralement, ces orifices d'alimentation débouchent sur la surface externe de la busette interne au niveau de trous prévus dans un boîtier métallique recouvrant la partie inférieure de la busette interne, notamment l'embase. Pour cela, lors de la fabrication de la busette interne, on place dans les orifices d'alimenta- tion, avant frittage du matériau réfractaire constituant cette busette, des coupleurs métalliques comportant chacun un orifice taraudé. Au moment du frittage du matériau réfractai- re, ces coupleurs deviennent totalement solidaires de ce matériau. Ensuite, les contours des trous du boîtier métallique sont soudés avec les coupleurs pour assurer leur maintien mécanique et l'étanchéité au gaz entre ce boîtier métallique et le matériau réfractaire de la busette interne. Les embouts des tuyauteries d'amenée du gaz inerte sont filetés de façon à pouvoir être vissés dans les coupleurs. Lors de l'assemblage de l'ensemble constitué par la busette interne, la busette externe et les moyens d'échange de cette busette externe, on fixe la busette interne sur les moyens d'échange en ajustant précisément la position de l'embase de cette busette interne dans des moyens de calage prévus dans les moyens d'échange ou indépendant de ceux-ci. Le boîtier métallique recouvrant l'embase de la busette interne facilite et fiabilise le positionne- ment de cette busette interne. Ensuite, on raccorde les tuyauteries d'amenée du gaz inerte supportées par les moyens d'échange de la busette externe à chaque coupleur des orifices d'alimen- tation des moyens de diffusion du gaz inerte. Mais, compte tenu de l'encombrement des moyens de calage de la busette interne et des moyens d'échange de la busette externe autour de l'embase de la busette interne, le raccordement des tuyauteries d'amenée de gaz inerte sur les orifices d'alimentation nécessitent une grande habilité des opérateurs et peut présenter un risque car certaines zones de raccordement ne sont pas visibles et peuvent être sujettes à de mauvais branche- ments. De plus, les coupleurs, pourtant soutenus par soudage dans le boîtier métallique de la busette interne, ont tendance à se désolidariser de cette busette interne et à remuer dans le logement ce qui entraîne des fuites de gaz inerte pendant la coulée de l'acier liquide. De ce fait, les moyens de diffusion du gaz inerte perdent leur efficacité ce qui risque de dégrader la propreté de l'acier liquide et de nuire à la régula- tion de débit au niveau de la quenouille. L'invention vise à remédier à ces inconvé- nients en proposant un dispositif d'alimentation en gaz inerte d'une busette interne permettant de réaliser une connexion automatique avec des tuyauteries d'amené de gaz inerte et de réduire les risques d'infiltration d'air dans le canal de coulée. L'invention a donc pour objet un dispositif d'alimentation en gaz inerte d'une busette interne en matériau réfractaire pour récipients métallurgiques de coulée vers le bas, la busette interne comportant: - un corps vertical délimitant un canal de coulée de l'acier liquide contenu dans le récipient métallurgique, - à sa partie inférieure, une embase dont la face externe est recouverte d'un boitier métallique d'ajustage de la busette interne dans des moyens de calage de cette busette interne sur le fond du récipient métallurgique, - et des moyens de diffusion du gaz inerte dans le canal de coulée et/ou au niveau de l'interface entre ladite busette interne et une busette externe disposée dans l'axe de cette busette interne, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend au moins un orifice d'alimentation situé sur la face externe de l'embase et relié aux moyens de diffusion par au moins un conduit ménagé dans le matériau réfractaire de la busette interne et au moins un embout de connexion relié à des moyens de fourniture du gaz inerte, supporté par les moyens de calage de la busette interne et destiné à être appliqué sur ledit orifice d'alimentation par des organes élastiques de compression. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - les moyens de calage de la busette interne sont solidaires de moyens d'échange de la busette externe, - l'orifice d'alimentation est situé sur la face externe supérieure de l'embase de la busette interne, les organes élastiques de compression sont formés par au moins une lame ressort, - les organes élastiques de compression sont formés par au moins un ressort, - une rondelle d'étanchéité à base de graphite est interposée entre l'extrémité inférieure de l'embout de connexion et l'orifice d'alimentation, - l'extrémité inférieure de l'embout de connexion comporte une surface plane, - l'extrémité inférieure de l'embout de connexion comporte un épaulement annulaire, - l'extrémité inférieure de l'embout de connexion et l'orifice d'alimentation sont coniques, - le boîtier métallique comporte au moins une rainure de guidage dudit embout de connexion vers ledit orifice d'alimentation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés et sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique partiel- lement en coupe verticale d'un tube de coulée de l'acier liquide contenu dans un récipient métallurgique équipé du dispositif d'alimentation en gaz inerte selon l'inven- tion, - la Fig. 2 est une vue en coupe verticale de la busette interne du tube de coulée, - la Fig. 3 est une vue schématique en coupe verticale et à plus grande échelle d'un embout de connexion du dispositif d'alimentation en gaz inerte selon l'invention, - la Fig. 4 est une vue schématique en coupe verticale d'une variante de l'embout de connexion. Sur la Fig. 1, on a représenté schématique- ment une partie du fond d'un récipient métallurgique 1 de coulée par le bas. La paroi de fond 2 est recouverte d'un revêtement interne 3 en matériau réfractaire. Au-dessous du récipient métallurgique 1 constitué par exemple par un répartiteur, est générale- ment disposée une lingotière, non représentée, qui est destinée à recevoir l'acier liquide provenant du réparti- teur 1. La coulée de l'acier est réalisée par un dispositif qui comporte, notamment dans le sens de coulée de l'acier liquide, une busette interne 10 en matériau réfractaire en appui sur une brique de siège 4 solidaire du fond du répartiteur 1 et une busette externe 11 également en matériau réfractaire située dans l'axe de la busette interne 10. La busette interne 10 et le busette externe 11 constituent un tube de coulée de l'acier liquide du répartiteur 1 vers la lingotière et l'entrée de ce tube de coulée forme le col 10a de la busette interne 10. De manière classique, la busette externe 11 comporte à sa partie supérieure une embase lla coopérant avec une plaque de référence solidaire de la busette interne 10. Le dispositif comporte également des moyens de calage de la busette interne 10 et d'échange de la busette externe 11, ces moyens étant désignés d'une manière générale par la référence 30 sur la figure 1. Ces moyens 30 permettent donc de mettre en place la busette interne 10 sur le fond du répartiteur 1 et également de mettre en place et de changer la busette externe 11 en cours de coulée. Comme représenté à la Fig. 2, la busette interne 10 comporte un corps vertical 15 délimitant un canal de coulée 16 de l'acier liquide et, à sa partie inférieure, une embase 17 servant de plaque de référence et dont la face externe est recouverte d'un boîtier métallique 18. Ce boîtier métallique 18 facilite et fiabi- lise le positionnement de la busette interne 10 dans les moyens 30 de calage de cette busette interne 10 et d'échange de la busette externe 11. Le calage de la busette interne 10 est réalisé par exemple par une pièce 35 en forme de fourche qui applique ladite busette interne 10 sur des portées 36. La busette interne 10 comporte aussi des moyens de diffusion d'un gaz inerte, comme par exemple de l'argon, dans le canal de coulée 16. Ces moyens de diffusion du gaz inerte servent également à amener ce gaz inerte au niveau du col 10a de la busette interne 10. Ces moyens de diffusion du gaz inerte sont formés par exemple par une bague cylindrique 19 en matériau poreux disposée dans une gorge 20 ménagée dans le corps vertical 11. La paroi interne de la bague cylindrique 19 constitue une portion de longueur du canal de coulée 16 et la gorge 20 est reliée à un dispositif d'alimentation en gaz inerte. La busette interne 10 peut également compor- ter des moyens de diffusion du gaz inerte au niveau de la jointure entre l'embase 17 de la busette interne 10 et l'embase lla de la busette externe 11. Le col 10a de la busette interne 10 peut être également équipé d'une bague cylindrique en matériau poreux, non représenté, pour diffuser le gaz inerte au niveau de ce col. Ainsi que représenté sur les figures 2 à 4, le dispositif d'alimentation en gaz inerte comprend au moins un orifice d'alimentation 21 situé sur la face externe de l'embase 17 et relié aux moyens de diffusion de ce gaz inerte par au moins un conduit 22 ménagé dans le matériau réfractaire de la busette interne 10. Le conduit 22 peut déboucher au niveau de la gorge 20 comme représenté à la Fig. 2 et/ou au niveau de la jointure entre l'embase 17 de la busette interne 10 et l'embase lla de la busette externe 11. Au niveau de l'orifice d'alimentation 21, le boîtier métallique 18 comporte un trou 23. De préférence, l'orifice d'alimentation 21 est situé sur la face externe supérieure de l'embase 7 de la busette interne 10. Mais, cet orifice d'alimentation 21 peut également être situé sur la face externe latérale de l'embase 17. L'orifice d'alimentation 21 est pourvu d'une rondelle d'étanchéité 24 à base de graphite ou à base d'une autre substance pouvant s'écraser. Ainsi que représenté à la Fig. 3, le disposi- tif d'alimentation en gaz inerte comprend également au moins un embout de connexion 25 destiné à être appliqué sur la rondelle d'étanchéité 24 de l'orifice d'alimenta- tion 21. L'embout de connexion 25 est monté coulissant par exemple dans une plaque 26 des moyens de calage de la busette interne 10. Ces moyens de calage peuvent être solidaires des moyens 30 d'échange de la busette externe 11 ou indépendants de ceux-ci. L'embout de connexion 25, par exemple de section circulaire, comporte un trou borgne 27 qui débouche uniquement sur l'extrémité inférieure de cet embout 25. Le trou borgne 27 est raccordé par une canalisation 31 et des flexibles, non représentés, au circuit fixe d'alimentation en gaz inerte de l'usine. L'embout de connexion 25 est muni à sa partie supérieure d'un chapeau 28 de diamètre supérieur au diamètre de l'embout 25 pour former une butée de façon à empêcher cet embout de sortir de la plaque 26. Le diamètre du trou 23 du boîtier métallique 18 est supérieur au diamètre de l'embout de connexion 25 afin de ne pas gêner son application sur la rondelle d'étanchéité 24 disposée sur l'orifice d'alimentation 21. Pour appliquer l'embout de connexion 25 sur la rondelle d'étanchéité 24 avec un couple donné qui sera toujours identique, cet embout de connexion 25 est relié à des organes élastiques de compression 29. Selon un mode préférentiel de réalisation représenté à la Fig. 3, ces organes élastiques de compression sont formés par au moins une lame ressort 29 dont une extrémité 29a est en appui sur le chapeau 28 de l'embout de connexion 25 et dont l'autre extrémité 29b est fixée sur la plaque support 26 par un organe de fixation connu. Les organes élastiques de compression peuvent également être constitués par au moins un ressort. L'extrémité inférieure de l'embout de con- nexion 25 comporte une surface plane et cette surface plane 25a (Fig. 3) peut être pourvue d'un épaulement annulaire (Fig. 4) de telle manière que le contact entre l'embout de connexion 25 et la rondelle d'étanchéité 24 s'effectue selon une génératrice ce qui diminue les risques de fuite du gaz inerte. Selon une variante, l'extrémité inférieure de l'embout de connexion 25 et l'orifice d'alimentation 21 peuvent être coniques. Compte tenu de la surface importante de contact entre l'extrémité inférieure de l'embout de connexion 25 et l'orifice d'alimentation 21, un position- nement très précis de cet embout de connexion 25 n'est pas nécessaire pour réaliser la jonction. La jonction entre l'embout de connexion 25 et l'orifice d'alimentation 21 est réalisée au moment du positionnement de la busette interne 10 dans les moyens de calage de cette busette interne qui sont solidaires des moyens 30 d'échange de la busette externe 11 ou indépendants de ces moyens d'échange. Les organes élastiques de compression 29 permettent d'appliquer un couple donné toujours rigoureu- sement identique à chaque jonction. Par ailleurs, le boîtier métallique 18 peut comporter une rainure de guidage, non représentée, de l'embout de connexion 25 vers l'orifice d'alimentation 21. i1 La busette interne 10 peut comporter un ou plusieurs orifices d'alimentation 21 et le dispositif d'alimentation peut comporter un ou plusieurs embouts de connexion 25. Le dispositif d'alimentation en gaz inerte selon l'invention permet de réaliser une connexion automatique entre les moyens de diffusion du gaz inerte de la busette interne avec les circuits fixes d'alimenta- tion du gaz inerte de l'usine. D'autre part, le dispositif selon l'invention permet de simplifier la fabrication de la busette et du boîtier métallique car il n'est plus nécessaire de prévoir des coupleurs et de ce fait de diminuer sensible- ment le prix et le coût d'entretien de ces deux éléments. De plus, il permet de réduire les fuites de gaz inerte et donc d'augmenter la fiabilité générale de l'installation ce qui constitue un avantage important en terme d'exploitation et en terme de qualité du métal. Enfin, le dispositif selon l'invention est particulièrement intéressant lorsque plusieurs orifices d'alimentation sont prévus. En effet, plus il existe d'orifices d'alimentation, plus la connexion de l'ensem- ble de ces orifices est facilitée avec le dispositif selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en gaz inerte d'une busette interne (10) en matériau réfractaire pour récipients métallurgiques (1) de coulée vers le bas, la busette interne (10) comportant: - un corps vertical (15) délimitant un canal de coulée de l'acier liquide contenu dans le récipient métallurgique (1), - à sa partie inférieure, une embase (17) dont la face externe est recouverte d'un boîtier métalli- que (18) d'ajustage de la busette interne (10) dans des moyens de calage de cette busette interne (10) sur le fond du récipient métallurgique (1), - et des moyens (19, 20) de diffusion du gaz inerte dans le canal de coulée (16) et/ou au niveau de l'interface entre ladite busette interne (10) et une busette externe (11) disposée dans l'axe de la busette interne (10), caractérisé en ce que ledit dispositif comprend au moins un orifice d'alimentation (21) situé sur la face externe de l'embase (17) et relié aux moyens (19) de diffusion du gaz inerte par au moins un conduit (22) ménagé dans le matériau réfractaire de la busette interne (10) et au moins un embout de connexion (25) relié à des moyens de fourniture du gaz inerte, supporté par les moyens de calage de la busette interne (10) et destiné à être appliqué sur ledit orifice d'alimentation (21) par des organes élastiques de compression (29). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de calage de la busette interne (10) sont solidaires de moyens d'échange de la busette externe (11). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit orifice d'alimentation (21) est situé sur la face externe supérieure de l'embase (17) de la busette interne (10). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes élastiques de compres- sion (29) sont formés par au moins une lame ressort. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes élastiques de compres- sion (29) sont formés par au moins un ressort. 6. Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'une rondelle d'étanchéité (24) à base de graphite est interposée entre l'extrémité inférieure de l'embout de connexion (25) et l'orifice d'alimentation (21). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de l'embout de connexion (25) comporte une surface plane. 8. Dispositif selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de l'embout de connexion (25) comporte un épaulement annulaire (25a). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de l'embout de connexion (25) et l'orifice d'alimentation (21) sont coniques. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier métallique (18) comporte au moins une rainure de guidage dudit embout de connexion (25) vers ledit orifice d'alimentation (21).