Brevet FR2727339A3 — publié le 19960531

FR 2727339 A3 19960531 FR 9414126 A 19941125 QUENOUILLE DE RÉPARTITEUR DE COULÉE CONTINUE D'ACIER. L'invention concerne une quenouille pour réguler le débit de vidange d'acier liquide par le fond d'un récipient métallurgique, tel qu'un répartiteur de coulée continue. On sait que, classiquement, L'acier liquide apporté dans un répartiteur de coulée continue par une poche de coulée placée au-dessus, se déverse par un orifice de vidange situé au fond du répartiteur dans une busette de coulée dirigée vers la lingotière située en dessous à faible distance. Ledit orifice de vidange de l'acier liquide forme un col dont la section se rétrécit vers la busette de coulée. On connaît des moyens de régulation de débit de vidange du répartiteur qui comprennent une quenouille à corps tubulaire associée à un dispositif de réglage de la position verticale de la quenouille. Celle-ci plonge sous le niveau d'acier liquide dans le répartiteur, dans l'axe et au dessus de l'orifice de vidange. La quenouille présente une extrémité inférieure d'obturation de l'orifice de vidange, susceptible de s'encastrer partiellement dans le col pour l'obturer partiellement ou complètement selon la position en hauteur de la quenouille. Pour réguler le débit de vidange d'acier liquide, il est connu d'asservir la position verticale de la quenouille à une consigne de débit de vidange d'acier liquide à l'aide dudit dispositif de réglage. Pour pouvoir réguler convenablement le débit de vidange du répartiteur, il est donc nécessaire de pouvoir déplacer librement la quenouille vers le haut ou vers le bas, en fonction de la consigne de débit de vidange mais aussi du niveau d'acier liquide dans le répartiteur. Pendant la coulée continue d'acier liquide, notamment du répartiteur vers la lingotière, pour isoler thermiquement le volume d'acier liquide du répartiteur, on recouvre l'acier liquide du répartiteur d'un laitier de couverture obtenu par déversement d'une poudre (ou de granulés) sur la surface libre du métal en fusion. Le laitier de couverture peut également servir à épurer l'acier en captant des inclusions qui décantent à la surface de l'acier liquide. Pour assurer ces deux fonctions d'isolation thermique et d'épuration de l'acier liquide, on choisit généralement une poudre de laitier dont la température de fusion est inférieure à celle de l'acier liquide. Au dessus du niveau d'acier liquide dans le répartiteur, se présentent donc successivement une sous-couche de laitier liquide et une souscouche de poudre de couverture encore à l'état solide. La couche de laitier liquide assure la captation des inclusions et la couche de poudre assure l'isolation thermique. Ainsi, du fait des caractéristiques physico-chimiques des poudres de couverture généralement utilisées, notamment de leur caractère basique et de leur température de fusion, du fait également de la nature chimique du corps de la quenouille, qui peut être notamment en alumine graphitée, la poudre de couverture a tendance à fritter et à former autour de la quenouille plongeant dans l'acier liquide une couronne de concrétions solides qui sont solidaires de ladite quenouille et entravent ses mouvements verticaux nécessaires pour assurer une régulation précise et fiable du débit de vidange. Certaines poudres de couverture sont donc responsables d'un blocage, au moins partiel, de la quenouille. Pour limiter les risques de blocage de la quenouille, il est connu de couvrir la portion de surface d'acier liquide, qui entoure la quenouille, d'une autre poudre de couverture ne présentant pas le même inconvénient. Pour limiter les risques de blocage de la quenouille, il est alors nécessaire d'utiliser deux poudres de couverture différentes, ce qui alourdit le procédé de coulée continue et la gestion générale des stocks. Par ailleurs, la deuxième poudre de couverture n'offre généralement pas les mêmes performances que la première, notamment en termes d'épuration de l'acier. On utilise généralement comme deuxième poudre de couverture de la cendre de balle de riz. La limitation des risques de blocage par ce procédé connu se fait donc généralement aux dépens de l'épuration de l'acier, donc de sa propreté inclusionnaire. L'invention a pour but de prévenir les risques de blocage de la quenouille de régulation de vidange d'acier liquide d'un récipient métallurgique par des concrétions de poudre de couverture, en utilisant cependant une seule poudre de laitier de couverture présentant à la fois de bonnes caractéristiques d'isolation thermique et d'épuration de l'acier liquide. L'invention a pour objet une quenouille de régulation de débit de vidange par un orifice de vidange dans le fond d'un récipient métallurgique alimenté en acier liquide et contenant de l'acier liquide recouvert d'une couche de couverture, à base d'un laitier et/ou d'une poudre de couverture, dont le niveau de remplissage peut varier pendant le fonctionnement de ladite régulation entre un niveau bas et un niveau haut en fonction d'une consigne de régulation dudit débit, du type comprenant un corps tubulaire vertical partiellement immergé dans l'acier liquide dont la position en hauteur peut être réglée pour réguler ledit débit de vidange, caractérisée en ce que ledit corps tubulaire est doté d'un manchon annulaire en réfractaire siliceux solidaire dudit corps, qui entoure ledit corps et le couvre sur au moins une partie de sa longueur sur une distance telle et en un endroit tel que ladite couche de couverture est toujours au contact dudit manchon sur toute l'épaisseur de ladite couche. L'invention peut présenter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - ladite couche de couverture est toujours au contact dudit manchon quel que soit ledit niveau de remplissage du récipient métallurgique entre ledit niveau bas et ledit niveau haut et quelle que soit la position verticale de ladite quenouille au cours de la régulation dudit débit. - ledit corps de quenouille est en alumine graphitée. - ledit réfractaire siliceux est en silice pure. - I'épaisseur dudit manchon, qui couvre ledit corps de quenouille, est comprise entre 40 et 50 mm. L'invention a également pour objet l'utilisation de ladite quenouille avec une poudre de couverture basique dans un répartiteur de coulée continue d'acier. De préférence, ladite poudre de couverture présente une teneur pondérale en chaux, exprimée en CaO, supérieure à 50 %. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'une partie de répartiteur contenant de l'acier liquide à un niveau bas de régulation de débit de vidange et d'une quenouille selon l'invention en position limite haute d'ouverture complète de l'orifice de vidange du répartiteur. - la figure 2 est une vue en coupe d'une partie de répartiteur contenant de l'acier liquide à un niveau haut de régulation de débit de vidange et d'une quenouille selon l'invention en position limite basse d'obturation complète de l'orifice de vidange du répartiteur. - la figure 3 est une vue en coupe d'une partie de répartiteur contenant de l'acier liquide à un niveau intermédiaire de remplissage et d'une quenouille selon l'invention en position verticale intermédiaire de régulation du débit de vidange du répartiteur. - les figures 4 et 5 sont des vues en coupe de quenouilles dotées de manchon selon l'invention, selon plusieurs variantes de fixation dudit manchon. En se reportant aux figures 1 à 3, le dispositif de coulée continue d'acier comprend un répartiteur désigné dans son ensemble par la référence 1 doté d'un orifice de vidange 2 par le fond débouchant dans un tube de coulée 3, une quenouille 8 à corps tubulaire 4 disposée dans l'axe dudit orifice 2 et un dispositif de réglage de la position verticale de la quenouille connu en lui-même et non représenté. D'une manière classique, le corps 4 de la quenouille est en alumine graphitée. D'une manière classique, L'orifice de vidange 2 forme un col dont la section se rétrécit vers le bas dans le tube de coulée et le corps 4 de la quenouille supporte une extrémité d'obturation 5 susceptible de s'encastrer partiellement dans ledit col pour l'obturer partiellement ou complètement selon la position verticale de la quenouille. D'une manière classique, le corps 4 de la quenouille comporte un canal interne 6 pour insuffler un gaz neutre dans l'espace qui sépare l'extrémité d'obturation 5 de la quenouille de l'orifice de vidange 2. Pendant le déroulement d'une opération de coulée continue d'une poche d'acier liquide A se déversant dans le répartiteur 1 puis dans une lingotière, en régime permanent, le niveau de l'acier liquide dans le répartiteur dépend de la consigne de régulation de débit de vidange du répartiteur dans ladite lingotière. Ainsi, au cours de la régulation dudit débit, le niveau de l'acier liquide dans le répartiteur est susceptible de varier entre un niveau bas de régulation tel que représenté à la figure 1 et un niveau haut de régulation tel que représenté à la figure 2. Pendant cette opération de coulée continue, après le remplissage du répartiteur 1 à un niveau compris entre le niveau bas et le niveau haut, on verse, au dessus de la surface de l'acier liquide A, de la poudre de couverture pour former une couche de couverture de l'acier liquide A. D'une manière connue en elle-même, le dispositif de réglage de la position verticale de la quenouille 8 est susceptible de faire varier la position en hauteur de la quenouille entre une position basse d'obturation, telle que représentée à la figure 2, et une position haute d'ouverture maximum de l'orifice de vidange, telle que représentée à la figure 1. Selon l'invention, le corps 4 de la quenouille est doté d'un manchon annulaire réfractaire 7 qui lui est solidaire, qui l'enserre et le recouvre sur une partie de sa longueur. Le manchon annulaire 7 est en réfractaire siliceux, et de préférence, en silice pure. La fixation en hauteur du manchon 7 sur le corps de la quenouille 4 et sa longueur de recouvrement du corps 4 de la quenouille sont telles que la couche de couverture (S12) surnageant sur le bain d'acier (A) est toujours au contact du manchon 7, et non pas directement au contact du corps de la quenouille 4, même dans les configurations extrêmes, c'est à dire aussi bien, quand la quenouille est en position haute (I'acier liquide A dans le répartiteur atteint alors le niveau bas, comme représenté à la figure 1), que lorsque la quenouille est en position basse (I'acier liquide A dans le répartiteur atteint ledit niveau haut, comme représenté à la figure 2). De préférence, I'épaisseur du manchon 7 est comprise entre 40 et 50 mm. Selon une variante de l'invention représentée à la figure 4, le corps 4 de la quenouille présente au moins une gorge 11 dans laquelle vient s'encastrer le manchon 7. Selon une autre variante de l'invention représentée à la figure 5, le corps 4 de la quenouille présente une forme légèrement tronconique et le manchon 7 est rendu solidaire du corps de la quenouille par des scellements de ciment réfractaire 9 et par une vis de blocage en réfractaire (non représentée) insérée dans un trou fileté 10 pratiqué dans le manchon 7 et le corps 4 de la quenouille. On va maintenant décrire le fonctionnement de la quenouille selon l'invention en se reportant aux figures 1 à 3. Lors du déroulement d'une opération continue, après le remplissage du répartiteur 1 à un niveau compris entre le niveau bas et le niveau haut, on verse au dessus de la surface de l'acier liquide A de la poudre de couverture pour isoler thermiquement l'acier liquide. De préférence, ladite poudre de couverture est choisie pour épurer l'acier liquide et capter les inclusions qui décantent à la surface. Ladite poudre présente par exemple une teneur pondérale en chaux, exprimée en CaO, supérieure à 50% et une température de fusion comprise entre 14000C et 14500C. Les poudres de couverture couramment utilisées contiennent, en poids, 50% à 60% de CaO, 10% à 45% de Al203, 2% à 20% de SiO2. Au contact du métal en fusion, la poudre de couverture se répartit en deux sous-couches superposées au dessus de la surface de l'acier liquide la couche inférieure L au contact de l'acier est à l'état liquide et la couche supérieure S reste à l'état solide, comme représenté sur les figures 1 à 3. A ce moment-là, la couche S,L est appelée "laitier de couverture". Les deux couches superposées L et S forment la couche de couverture de l'acier liquide. La quenouille 8 qui est partiellement immergée dans le bain d'acier liquide A du répartiteur traverse la couche S,L de laitier de couverture. D'une manière connue en elle-même, pour réguler le débit de vidange d'acier liquide A en cours de coulée continue, on asservit la position verticale de la quenouille 8 à une consigne de débit de vidange d'acier liquide à l'aide du dispositif de réglage de positionnement en hauteur de la quenouille par rapport à l'orifice de vidange 2. Lorsque l'on régule le débit de vidange d'acier liquide A, quelle que soit la position verticale de la quenouille et quel que soit le niveau de remplissage du répartiteur 1, toute l'épaisseur de la couche de couverture est toujours au contact du manchon annulaire 7 et jamais directement au contact du corps 4 de la quenouille. Avec la quenouille dotée d'un manchon 7 selon l'invention, on ne constate aucun blocage des mouvements verticaux de la quenouille 4 et on peut réguler le débit de vidange d'acier A avec une meilleure fiabilité et une meilleure précision qu'à l'aide des quenouilles de l'art antérieur. Avantageusement, l'utilisation d'une quenouille selon l'invention permet de n'utiliser qu'une seule variété de poudre de couverture, notamment celle à propriétés basiques, pour couvrir le bain d'acier liquide A, ce qui simplifie la gestion des stocks tout en améliorant l'épuration de l'acier liquide A qui transite dans le répartiteur. Malgré une diminution d'épaisseur du manchon de la quenouille en cours d'utilisation, due à une usure inévitable, le manchon continue d'assurer son rôle de lubrifiant des mouvements de la quenouille par rapport à la poudre de couverture. REVENDICATIONS 1.- Quenouille de régulation de débit de vidange par un orifice de vidange (2) dans le fond d'un récipient métallurgique (i) contenant et alimenté par de l'acier liquide (A) recouvert d'une couche de couverture, à base d'un laitier et/ou d'une poudre de couverture (S,L), dont le niveau de remplissage peut varier pendant le fonctionnement de ladite régulation entre un niveau bas et un niveau haut en fonction d'une consigne de régulation dudit débit, quenouille du type comprenant un corps tubulaire vertical partiellement immergé dans l'acier liquide dont la position en hauteur peut être réglée pour réguler ledit débit de vidange1 caractérisée en ce que ledit corps tubulaire est doté d'un manchon annulaire (7) en réfractaire siliceux solidaire dudit corps, qui entoure ledit corps et le couvre sur au moins une partie de sa longueur sur une distance telle et en un endroit tel que ladite couche de couverture est toujours au contact dudit manchon (7) sur toute l'épaisseur de ladite couche. 2.- Quenouille selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit corps est en alumine graphitée. 3.- Quenouille selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que ledit réfractaire siliceux est en silice pure. 4.- Quenouille selon l'une quelconque des revendication précédentes caractérisée en ce que l'épaisseur dudit manchon (7), qui couvre ledit corps de quenouille, est comprise entre 40 et 50 mm. 5.- Utilisation d'une quenouille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans un répartiteur de coulée continue d'acier avec un laitier et/ou une poudre de couverture présentant un caractère basique. 6.- Utilisation selon la revendication 5 caractérisée en ce que ledit laitier et/ou ladite poudre de couverture de caractère basique présentent une teneur pondérale en CaO supérieure à 50%.