Brevet FR2763011A1 — publié le 19981113

INSTALLATION DE COULEE D'UN METAL LIQUIDE ET ENSEMBLE REFRACTAIRE POUR CETTE INSTALLATION. La présente invention a pour objet une installation pour la coulée en continu d'un métal liquide, notamment l'acier, comprenant un récipient, notamment un répartiteur de coulée continue, contenant le métal liquide, un moule; un tube de coulée pour transférer le métal liquide du récipient vers le moule, le métal liquide ayant un niveau libre dans le moule; une manchette de protection placée autour du tube de coulée; des moyens permettant de déplacer la manchette de protection par rapport au niveau libre du métal liquide dans le moule. Elle a également pour objet un ensemble de coulée réfractaire pour transférer un métal liquide d'un récipient, notamment un répartiteur, vers un moule de coulée continue, dans lequel le métal liquide possède un niveau libre, constitué d'un tube de coulée comportant des ouïes immergées dans le métal liquide du moule et d'une manchette de protection placée autour du tube de coulée, et s'étendant de part et d'autre de la zone correspondant au niveau libre du métal liquide lorsque le tube de coulée est en place dans le moule. Dans la coulée en continu de l'acier on utilise un tube de coulée réfractaire pour acheminer le flux de métal liquide du répartiteur dans un moule de coulée en continu afin de protéger le jet d'acier contre l'oxydation. L'extrémité inférieure du tube est immergée dans le métal liquide contenu dans le moule de coulée en continu. Le métal s'écoule par une ou plusieurs ouïes situées en-dessous du niveau libre du métal dans le moule. Afin d'éviter l'oxydation au contact de l'air du métal liquide contenu dans le moule, il est connu de répandre une poudre de couverture qui assure aussi la lubrification du moule. Avec l'utilisation d'une poudre de couverture un nouvel inconvénient apparait. En effet cette poudre est corrosive vis-à-vis du matériau réfractaire du tube de protection de jet et l'on assiste à une érosion localisée du tube au niveau de la poudre de couverture ce qui conduit, au bout d'une certaine durée de coulée, au perçage du tube voire à la perte de son extrémité. Afin de surmonter ce problème on a réalisé ( brevet US-A-4746038) des tubes de coulée comportant une manchette de protection réalisée en un matériau présentant une résistance particulièrement élevée à l'érosion par la poudre de couverture tel que la zircone ou la zircone graphitée. Cette manchette est placée au niveau de l'interface entre l'acier et l'air. Une manchette de ce type permet effectivement une durée de coulée plus longue. Le problème de la limitation de la durée de coulée est toutefois surmonté seulement partiellement parce que la manchette de protection est malgré tout érodée au bout d'un certain temps, Afin d'augmenter encore la durée de la coulée on a réalisé des manchettes plus longues et on a fait varier leur immersion de manière à répartir l'érosion par la poudre de couverture sur toute leur hauteur. Cette solution permet effectivement de prolonger la durée de vie du tube de coulée. Malheureusement elle entraîne l'inconvénient de perturber le régime des flux à l'intérieur du moule. En effet la profondeur d'immersion et la conception des ouïes du tube sont déterminées de manière à optimiser le refroidissement du métal, la lubrification et à réduire le plus possible les inclusions. En faisant varier la profondeur d'immersion, on s'éloigne du régime optimal, ce qui a une influence négative sur la qualité de l'acier. On connaît également (FR 2 297 104; US 3,800,853) des dispositifs destinés à prolonger la durée de vie du tube de coulée sans changer sa profondeur d'immersion. Deux bagues de protection ou plus sont montées autour du tube de coulée. Lorsqu'une bague est détériorée, on fait tomber une bague neuve. On tente ainsi de protéger le tube de coulée contre l'érosion. Ces dispositifs présentent de nombreux inconvénients. Ils nécessitent un système de distribution des bagues qui est malaisé à réaliser. La seule force qui fait descendre la bague est son propre poids. Cette force est faible au regard des forces qui peuvent empêcher sa chute, comme un accrochage sur le tube de coulée, un figeage d'acier ou la présence de laitier entre le tube et la bague. Il faut donc ménager un jeu important entre la bague et le tube. Du laitier reste prisonnier dans cet espace annulaire et attaque directement l'intérieur du tube. La protection du tube est donc mauvaise. De plus l'usure n'est pas répartie sur la hauteur de chaque bague parce que ces dernières, une fois mises en palace, sont fixes par rapport au niveau du laitier. Enfin il est impossible de renouveler la poudre de couverture dans ce jeu durant la coulée. Le métal liquide est donc en contact direct avec l'air ce qui nuit à sa qualité. Toutes ces raisons expliquent que ce système ne s'est pas imposé au plan industriel. Le document FR 2 670 145 décrit un dispositif pour la coulée en continu de métal liquide qui apporte une protection améliorée du trou de coulée. Une manchette de protection entourant le tube de coulée est déplacée par des moyens mécaniques durant la coulée, par exemple au moyen d'un vérin. La manchette de protection peut ainsi être déplacée de manière contrôlée de façon à répartir l'usure sur toute sa longueur, ce qui accroit considérablement sa durée de vie. Le dispositif mécanique permet d'exercer une force suffisante pour surmonter les résistances mentionnées plus haut. Cependant ce dispositif nécessite un mécanisme extérieur. De plus il n'existe pas d'étanchéité entre le tube de coulée et la manchette de protection et il serait difficile d'en réaliser une. Il est nécessaire d'introduire des produits anti-oxydant & dans l'espace annulaire compris entre le tube de coulée et la manchette de protection, par exemple de l'huile ou de la poudre de riz. Ces produits brûlent au contact de l'acier. Il est donc nécessaire de les renouveler en permanence. L'accès est étroit et d'accès difficile. Il sera donc très difficile en pratique de le faire. Ce dispositif n'a donc pas reçu non plus d'application industrielle. Enfin, on notera que le document US 3,934,640 décrit une manchette montée sur une busette par un pas de vis. La manchette est en position fixe sur la busette. Elle s'étend de part et d'autre des ouïes. Ce document ne montre donc rien d'autre qu'un procédé connu (le vissage) pour assembler entre eux deux tubes concentriques de constitutions différentes. La présente invention a pour objet une installation qui pallie les inconvénients de tous les dispositifs précédents sans nécessiter de mécanisme extérieur pour commander le déplacement de la manchette de protection. Elle supprime la nécessité d'ajouter des produits antioxydants. Ces avantages sont obtenus par le fait que la manchette de protection est montée sur une partie de l'installation solidaire du tube de coulée par l'intermédiaire d'un pas de vis, ce qui permet de faire varier progressivement sa position par rapport à ce tube de coulée. Selon une réalisation, la pièce solidaire du tube de coulée est solidarisée directement au tube de coulée lui-même par l'intermédiaire d'un pas de vis. Le pas de vis du tube de coulée peut être situé de part et d'autre du niveau libre du métal liquide dans le moule, entièrement au-dessus de ce niveau libre ou entièrement au-dessous. Selon une autre réalisation, la manchette de protection est montée sur le tube de coulée par l'intermédiaire d'une bague intermédiaire, cette bague comportant un pas de vis interne qui se visse sur le pas de vis du tube de coulée, et un pas de vis externe sur lequel la manchette de protection se visse. Selon encore une autre réalisation, la partie de l'installation solidaire du tube de coulée est constituée par une pièce circulaire montée sous le fond du récipient ou d'un organe lié à celui-ci et comportant un pas de vis, la manchette de protection comportant un pas de vis, un élément intermédiaire, notamment une bague, étant placé entre la pièce circulaire montée sous le récipient et la manchette de protection. noble de coulée est caractérisé en ce que la manchette de protection est située entièrement au-dessus des ouïes, et en ce qu'elle est montée sur le tube de coulée par l'intermédiaire d'un pas de vis, ce qui permet de faire varier progressivement sa position par rapport au niveau du métal liquide dans le moule sans déplacer le récipient. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit faite en référence aux figures annexées. Sur ces figures - la figure 1 est une vue d'une première variante de réalisation de l'invention; - les figures 2 et 3 sont des variantes de réalisation de l'invention; - les figures 4, 5 et 6 sont des variantes de réalisation de l'invention adaptées à des pièces de coulée dont l'extrémité présente une forme aplatie. Sur la figure 1, la référence 2 désigne une busette de coulée montée au fond 4 d'un répartiteur de coulée continue 6. Cette busette 2 plonge dans l'acier liquide 8 contenu dans le moule de coulée 10. Une poudre de couverture 12 flotte à la surface de l'acier 8. L'acier s'écoule hors de la busette 2 par les ouïes 9. Une manchette de protection 14 entoure la busette 2 au niveau de la poudre de couverture 12. La manchette 14 est montée sur la busette par l'intermédiaire d'un pas de vis (pas de vis interne 16 sur la manchette et externe 18 sur la busette). Les filetages 16 et 18 s'étendent au-dessus et au-dessous de la poudre de couverture. Un lubrifiant, tel que de la poudre de graphite, peut être introduit dans le pas de vis afin de faciliter la rotation de la manchette. Des moyens (non représentés), tels qu'un méplat ou un trou, permettent de faire tourner la manchette 14 par rapport à la busette. Cette rotation se traduit par un déplacement vertical de la manchette. La zone de la manchette qui est en contact avec la poudre de couverture 12 peut ainsi être déplacée sur toute la hauteur de la manchette, et ceci de manière progressive. On effectue par exemple une rotation d'un quart de tour à des périodes déterminées. La durée de vie de la busette peut ainsi être prolongée de façon considérable sans avoir à faire varier sa profondeur d'immersion dans l'acier 8 du moule. On a représenté sur les figures 2 et 3 des variantes de réalisation de la busette de la figure 1. Sur la figure 2, le filetage externe 18 de la manchette 14 est situé entièrement au-dessus du niveau de l'acier et de la poudre de couverture 12. Ainsi l'acier n'est pas présent au niveau du filetage, ce qui évite tout risque de figeage, et donc de blocage de la manchette sur la busette. Sur la figure 3 le pas de vis externe 18 de la busette 2 est entièrement immergé dans l'acier 8 du moule 10. La manchette étant entourée d'acier liquide, surchauffé par rapport à sa température de solidification, le figeage de l'acier qui pénétrerait éventuellement entre le pas de vis interne et le pas de vis externe est exclu. La manchette 14 peut être munie d'un pas de vis sur toute sa hauteur comme sur la figure 3, ou sur une partie seulement de cette hauteur. Lorsque le pas de vis est situé hors de l'acier (Fig. 2), il est préférable de partir d'une position initiale dans laquelle la manchette est en position haute la poudre de couverture 12 étant au niveau de la partie inférieure de la manchette, puis de descendre progressivement la manchette. De cette manière, la partie du pas de vis externe 16 de la manchette 14 qui se visse sur le pas de vis interne 18 n'a jamais été en contact avec l'acier. Les risques de blocage, par exemple à cause d'introduction d'acier ou de poudre entre les deux parties du pas de vis n'existent alors pas. Au contraire, lorsque le pas de vis 18 est entièrement immergé dans l'acier (Fig. 3) il est préférable de monter la manchette car, dans cette situation, l'acier est surchauffé en dessous du pas de vis. En revanche, au dessus du pas de vis l'acier est moins chaud. Les risques de figeage, et par suite de blocage de la manchette seraient donc plus élevés si cet acier plus froid pouvait s'introduire dans le pas de vis par une rotation de la manchette dans un sens de rotation tel qu'elle descendrait. Cependant les sens de rotation mentionnés en référence aux figures 2et 3 constituent seulement des préférences, et la busette peut aussi être déplacée dans les sens opposés sans sortir du cadre de l'invention. Les modes de réalisation des figures 1 à 3 sont bien adaptés au cas de pièces de coulée (busette, tube de protection de jet) cylindriques. Mais il est courant d'utiliser des pièces de coulée dont l'extrémité immergée dans l'acier présente une forme aplatie. C'est le cas en particulier de la coulée de certains produits plats et notamment de brames minces. On a représenté un cas de ce genre sur la Figure 4. La manchette 14, qui entoure l'extrémité aplatie de la busette 2 possède une extrémité qui est elle aussi aplatie. La manchette ne peut donc pas tourner autour de la busette parce qu'elle butterait à la fois contre la busette et contre les parois du moule. C'est pourquoi une bague intermédiaire 20 est interposée entre la manchette 14 et la busette 2. Cette bague se trouve à un endroit où la busette présente une partie extérieure circulaire. Cette partie circulaire peut éventuellement être en surépaisseur. La bague 20 peut tourner sur la busette par l'intermédiaire d'un premier pas de vis 22/24 et par rapport à la manchette de protection 14 par l'intermédiaire d'un second pas de vis 26/28. Elle est munie de moyens, tel qu'un méplat ou un trou, qui permet de la faire tourner avec un outil. De préférence, le premier et le second pas de vis sont de sens contraires Par exemple le premier pas de vis est un pas à droite et le second pas de vis un pas à gauche. Mais on peut également imaginer des pas de vis de même sens. Lorsqu'on tourne la bague 20, elle monte ou baisse (selon le sens de rotation) par rapport à la busette 2. Simultanément, une rotation relative se produit entre la bague 20 et la manchette 14, de telle sorte que la manchette 14 monte ou baisse par rapport à la bague 20. Lorsque les pas de vis 22/24 et 26/28 sont de sens inverses, ils peuvent avoir ou non des pas égaux. La translation de la bague 20 par rapport à la busette 2 se fait dans le même sens, vers le haut ou vers le bas, que la translation de la manchette 14 par rapport à la bague 20. La translation totale de la manchette par rapport à la busette est donc égale à la somme de ces deux translations. Lorsque les deux pas de vis sont de même sens, les translations se soustraient. Il est alors nécessaire que les pas soient différents pour que la résultante ne soit pas nulle.Le réglage est plus fin que dans le cas où les pas de vis sont de sens contraires. Il est possible de raccorder une canalisation d'amenée de gaz 30 à la manchette 14 afin de remplir l'espace compris entre elle et la busette d'un gaz neutre d'inertage tel que l'argon. Les jeux au niveau des pas de vis sont suffisamment faibles pour que les fuites et par suite la consommation de gaz soient peu importantes. Dans le cas où la busette de coulée ne comporte pas de partie cylindrique et où il peut difficilement en être aménagée une, la manchette de protection est fixée sous le fond du répartiteur ou d'un organe solidaire de ce fond. Les modes de réalisation des figures 5 et 6 correspondent à ce cas de figure. Sur la figure 5, une pièce circulaire 40 est montée sous le fond du répa,rtiteur 4. Elle est munie d'un pas de vis 42. La manchette 14 est reliée à une jupe 44, qui peut être métallique. Une couronne 46 est fixée à la jupe. La couronne comporte un pas de vis 48. Une bague 50 comporte, à sa partie supérieure, un pas de vis 52 qui vient se visser dans le pas de vis 42 de la pièce 40 et, à sa partie inférieure, un pas de vis 54 dans lequel vient se visser le pas de vis 48 de la couronne 46. De préférence les pas de vis 42/52 et 48/54 sont de sens opposés. La pièce 40 et la couronne 46 sont empêchées de tourner l'une par rapport à l'autre par un moyen tel qu'une clavette 58 solidaire de l'une et coulissant dans l'autre. La bague 50 comporte des moyens qui permettent de la faire tourner à l'aide d'un outil adapté, par exemple un trou ou un ergot de préhension comme 56. Lorsqu'on fait tourner la bague 50, la manchette 14 est déplacée verticalement, vers le haut ou vers le bas, selon le sens de rotation de la bague. Ceci permet de répartir l'érosion sur toute la hauteur de la manchette 14. Comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 4, I'espace 60 compris entre la busette 2 et la cloison formée par la manchette 14, la jupe 44 et les pièces 40, 46, 48 peut être remplie d'un gaz neutre d'inertage. On a représenté sur la figure 6 deux variantes de réalisation du dispositif de la figure 5. Sur la demi-vue de gauche, la bague 50 comporte un pas de vis 52 sur sa paroi extérieure, et un filetage 54 sur sa paroi intérieure. En d'autres termes, les filetages 52 et 54, au lieu d'être disposés sur une même face (fig. 5) sont placés sur les parois internes et externes de la bague. La bague 50 est donc intercalée entre la couronne 46 et la pièce 40 fixée sur le fond du répartiteur. Sur la demi-vue de droite plusieurs gorges hélicoïdales 70 (par exemple trois ou quatre) sont formées dans la pièce 40. Le même nombre de gorges hélicoïdales 72 est formé dans la couronne 46. De préférence les hélices 70 et 72 sont de sens contraires. Un élément intermédiaire 74 est inséré simultanément dans chacune des gorges 70 et 72. Les éléments 74 forment la liaison entre la pièce 40 et la couronne 46. On réalise ainsi l'équivalent d'un pas de vis à filets multiples. Lorsque l'on entraîne en rotation la couronne 46, la manchette 14 est déplacée verticalement par rapport à la poudre de couverture. REVENDICATIONS 1. Installation pour la coulée en continu d'un métal liquide, notamment l'acier, comprenant un récipient, notamment un répartiteur de coulée continue (6), contenant le métal liquide ; un moule (10); un tube de coulée (2), pour transférer le métal liquide du récipient vers le moule (10), le métal liquide ayant un niveau libre dans le moule; une manchette de protection (14) placée autour du tube de coulée; des moyens permettant de déplacer la manchette de protection par rapport au niveau libre du métal liquide dans le moule, caractérisée en ce que la manchette de protection (14) est montée sur une partie de l'installation solidaire du tube de coulée (2) par l'intermédiaire d'un pas de vis (16, 18), ce qui permet de faire varier progressivement sa position par rapport au tube de coulée (2). 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la pièce solidaire du tube de coulée (2), est solidarisée directement au tube de coulée lui-même par l'intermédiaire du pas de vis (16, 18). 3. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le pas de vis (18) du tube de coulée (2) est situé de part et d'autre du niveau libre du métal liquide dans le moule. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le pas de vis (18) du tube de coulée (2) est entièrement situé au dessus du niveau libre (12), du métal liquide dans le moule. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le pas de vis (18) du tube de coulée (2) est entièrement situé au dessous du niveau libre (12), du métal liquide dans le moule. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la manchette de protection (14) est montée sur le tube de coulée (2) par l'intermédiaire d'une bague intermédiaire (20), cette bague (20) comportant un pas de vis interne (24) qui se visse sur le pas de vis (22) du tube de coulée, et un pas de vis externe (26) sur lequel la manchette de protection (14) se visse ; I'installation comportant des moyens pour faire tourner la bague par rapport au tube de coulée et à la manchette de protection. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la partie de l'installation solidaire du tube de coulée (2) est constituée par une pièce circulaire (40), montée sous le fond du récipient (6) ou d'un organe lié à celuici et comportant un pas de vis (42) ; la manchette de protection (14) comportant un pas de vis ; un élément intermédiaire (50), notamment une bague, étant placé entre la pièce circulaire (40) montée sous le récipient (6) et la manchette de protection (14). 8. Ensemble de coulée réfractaire pour transférer un métal liquide d'un récipient, notamment un répartiteur, vers un moule de coulée continue (10), dans lequel le métal liquide possède un niveau libre (12), constitué d'un tube de coulée (2) comportant des ouïes (9) immergées dans le métal liquide du moule et d'une manchette de protection (14) placée autour du tube de coulée, et s'étendant de part et d'autre de la zone correspondant au niveau libre du métal liquide (12) lorsque le tube de coulée est en place dans le moule, caractérisé en ce que la manchette de protection (14) est située entièrement au dessus des ouïes (9), et en ce qu'elle est montée sur le tube de coulée (2), par l'intermédiaire d'un pas de vis, ce qui permet de faire varier progressivement sa position par rapport au niveau du métal liquide (12) dans le moule (10) sans déplacer le récipient. 9. Ensemble de coulée réfractaire selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une bague intermédiaire (20), cette bague intermédiaire comportant un pas de vis interne (24) qui se visse sur le pas de vis du tube de coulée, et un pas de vis externe (26), de préférence de sens contraire à celui du pas de vis interne, et sur lequel la manchette de protection (14) se visse.