Brevet FR2835455A1 — publié le 20030808

La présente invention concerne un procédé de coulée d'un produit en fusion, et particulièrement d'acier en fusion, présent dans le creuset d'une cuve. L'invention trouvera particulièrement son application dans le domaine sidérurgique pour l'évacuation d'acier en fusion présent dans un creuset. Selon l'état de la technique actuel, on effectue la coulée d'acier en fusion, pour l'évacuer d'une cuve dans laquelle l'acier a été traité, notamment par mélange sous insufflation gazeuse (particulièrement de l'argon). Par ailleurs, il est nécessaire de pouvoir couler en plusieurs temps l'acier, notamment pour un remplissage successif de plusieurs moules. Il est donc nécessaire de prévoir un système permettant une ouverture d'un trou de coulée puis sa fermeture commandée. Dans ce cadre, on connaît particulièrement actuellement un système de tiroir translatif apte à permettre l'écoulement du produit en fusion dans une position et à le stopper dans une autre position. Les techniques connues jusqu'à présent, et notamment cette dernière, présentent de nombreux inconvénients. En premier lieu, l'élément translatif utilisé pour la fermeture est généralement réalisé en matière réfractaire très sensible à l'usure. Cette usure n'est pas favorable à la longévité d'une cuve ainsi équipée. Par ailleurs, on constate fréquemment une contamination du produit en fusion de par l'usure précédemment indiquée de l'élément de fermeture ainsi que par l'évacuation progressive dûe au frottement du métal en fusion sur les parois du trou de coulée. Un autre inconvénient des techniques actuelles est qu'elles de permettent pas d'obtenir un écoulement laminaire ni un contrôle de la vitesse d'écoulement. La présente invention permet de remédier aux inconvénients des techniques connues jusqu'alors. En particulier, elle ne nécessite plus de pièce d'usure pour la fermeture du trou de coulée. Par ailleurs, elle permet de réaliser un écoulement laminaire du produit en fusion d'où la production d'une meilleure coulée et de moindres frottements du produit en fusion sur les parois réfractaires. Il est également possible, selon l'invention, de régler la vitesse d'écoulement du produit en fusion. En outre, de façon surprenante, on a constaté que, à l'arrêt d'une phase de coulée, le produit en fusion situé à proximité de la sortie du trou de coulée remontait légèrement dans le volume intérieur de la cuve, ce qui permet de le maintenir à température. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation de l'invention qui n'est cependant pas limitatif. La présente invention concerne un procédé de coulée d'un produit en fusion présent dans le creuset d'une cuve, dans lequel on produit un écoulement du produit en fusion au travers d'un trou de coulée formé dans une paroi en partie basse de la cuve. On crée et on maintient une dépression dans la partie haute de la cuve. On produit l'écoulement du produit en fusion par insufflation de gaz dans la cuve. Ce procédé pourra se présenter selon les variantes énoncées ci-après : - avant la phase de coulée, on bouche le trou de coulée avec une masse de bouchage que l'on enlève juste avant la phase de coulée, - on insuffle le gaz par au moins une bouche d'insufflation placée en partie basse de la cuve, - on maintient la dépression dans la cuve par positionnement d'un couvercle étanche en partie haute de la cuve et utilisation d'une pompe à vide, - au cas où le niveau de dépression diminuerait, on utilise un équipement de génération de vide pour son réajustement, - le gaz insufflé est de l'argon. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. Les figures 1 à 5 présentent une cuve selon l'état de la technique suivant différentes phases de fonctionnement. Les figures 6,7 et 8 illustrent les phases du procédé selon l'invention dans un mode préféré de réalisation. En se référant aux figures 1 à 5, on constate qu'une cuve classique comporte généralement un corps de cuve 1 dans le volume intérieur duquel est réalisé un creuset 2 permettant la réception du produit en fusion 3, en particulier de l'acier. Le produit en fusion 3 subit généralement, préalablement à coulée, un traitement notamment par insufflation d'argon permettant un mélange et une épuration de l'acier. Lors de cette étape de traitement uniquement, la cuve 1 est surmontée d'un couvercle formant une couverture 4 rapportée à la cuve 1 avec des moyens d'étanchéisation 5. Des moyens de création d'une dépression dans la cuve 1 sous forme, par exemple, d'une pompe à vide 6 sont également présents pour cette phase de traitement. En partie basse de la cuve 1, est présente une zone d'écoulement du produit en fusion 3. Cette zone est constituée d'un trou de coulée 7 traversant l'une des parois de la partie basse de la cuve 1. Un système d'occlusion sélectif est en outre réalisé par l'intermédiaire d'un tiroir 8 apte à translater entre une première et une seconde position. Le tiroir 8 comprend un canal d'écoulement 9 d'axe correspondant à celui du trou de coulée 7. Dans la première position du tiroir 8, le canal d'écoulement 9 n'est pas en correspondance avec le trou de coulée 7. Par contre, dans sa seconde position, le tiroir 8 est amené en position afin que le canal d'écoulement 9 corresponde avec le trou de coulée 7. Durant la phase de traitement, il est communément réalisé un bouchage du canal d'écoulement 9 et du trou de coulée 7. Ce bouchage est particulièrement réalisé par des masses 10a, 10b à base de chromite. Le tiroir 8 reste, quant à lui, généralement réalisé en matériaux réfractaires, tout comme l'intégralité des parois internes de la cuve 1 afin de délimiter un creuset 2 résistant aux fortes températures nécessaires dans une application à l'acier en fusion. Toujours en partie basse de la cuve 1, une ou plusieurs bouches 11 d'insufflation de gaz sont réalisées, permettant d'alimenter le volume du creuset 2 en gaz 13 pour réaliser le traitement du produit en fusion. De l'argon est particulièrement employé à cet effet. L'insufflation de gaz 13 est réalisée jusqu'aux bouches d'insufflation 13 par l'intermédiaire d'un ou plusieurs conduits 12 alimentés en gaz et dont l'ouverture est commandée. Toujours selon l'état de la technique, une fois que la phase de traitement de l'acier est réalisée, telle que visible en figure 2, on enlève la couverture 4 libérant ainsi le vide dans le volume intérieur de la cuve 1. Cette phase est visible en figure 3. On réalise ensuite des opérations de coulée après avoir enlevé les masses de bouchage 10a, 10b présentes dans le trou de coulée 7 et le canal d'écoulement 9. Ces phases d'évacuation de masses de bouchage 10a, 10b et de commencement de la coulée sont présentées en figure 4. A cette figure, on constate le caractère non laminaire de l'écoulement ainsi réalisé pour l'acier en fusion. A cet instant, le tiroir 8 est en position ouverte, c'est-à-dire que le canal d'écoulement 9 est en correspondance avec le trou de coulée 7. Les flèches horizontales présentées en figure 5 illustrent la possibilité de modifier la position du tiroir 8 afin d'ouvrir ou de fermer le passage du métal en fusion. Les différents inconvénients de cette technique ont été relatés précédemment. A l'inverse, selon l'invention, on réalise les opérations de coulée en maintenant une dépression à l'intérieur de la cuve 1. Cette dépression peut être créée et maintenue par préservation de la couverture 4 en partie haute de la cuve 1 et, si nécessaire, utilisation d'une pompe à vide 6. En maintenant la dépression à un niveau de vide suffisant, on compense l'effet du poids de la masse du produit en fusion 3 afin que le produit en fusion 3 ne soit pas amené à s'écouler au travers du trou de coulée 7. Le niveau de vide nécessaire est fonction de la quantité de produit en fusion 3 et de sa masse volumique. Il peut être facilement adapté au moyen de la pompe à vide 6. Lorsque l'on souhaite débuter la coulée d'une cuve 1 venant juste de finaliser le traitement, on commence par ôter les masses de bouchage 10a présentent dans le trou de coulée 7, notamment au moyen d'une application de chaleur par l'intermédiaire d'une buse à oxyacétyléne. On évacue la masse de bouchage 10a afin de ne pas contaminer le produit en fusion 3. Cette évacuation s'effectue simplement en insufflant du gaz dans le volume intérieur de la cuve 1, créant ainsi une variation de pression interne tendant à l'évacuation par le trou de coulée 7. Cette opération réalisée, il suffit de commander la fermeture des vannes d'alimentation des conduits 12 d'insufflation de gaz 13 pour arrêter la coulée. Celle-ci peut être entreprise en une seule phase ou en phases successives pour réaliser la coulée dans différents moules ou autres réceptacles 14. Dès qu'une phase de coulée est souhaitée, on produit une insufflation de gaz dans la cuve 1, ce qui réalise l'écoulement du produit en fusion 3. De façon avantageuse, on utilise le même circuit d'insufflation, et particulièrement les conduits 12 et bouches d'insufflation 11, utilisés pour le traitement préalable du produit en fusion 3. De même, le gaz insufflé pourra être de l'argon dans le cas d'acier en fusion. On réalise ainsi une régulation de l'équilibre de pression dans le volume intérieur de la cuve 1 en remplaçant de manière avantageuse des systèmes mécaniques d'ouverture et de fermeture du trou de coulée 7. REFERENCES 1. cuve 2. creuset 3. produit en fusion 4. couverture 5. moyens d'étanchéisation 6. pompe à vide 7. trou de coulée 8. tiroir 9. canal d'écoulement 10a, 10b. masse de bouchage 11. bouche d'insufflation 12. conduit 13. gaz insufflé 14. réceptacle 15. écoulement REVENDICATIONS 1. Procédé de coulée d'un produit en fusion (3) présent dans le creuset (2) d'une cuve (1), dans lequel on produit un écoulement (15) du produit en fusion (3) au travers d'un trou de coulée (7) formé dans une paroi en partie basse de la cuve (1), caractérisé par le fait - qu'on crée et qu'on maintient une dépression dans la partie haute de la cuve - qu'on produit l'écoulement (15) du produit en fusion (3) par insufflation de gaz (13) dans la cuve (1). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que avant la phase de coulée, on bouche le trou de coulée (7) avec une masse de bouchage (10a, 10b) que l'on enlève juste avant la phase de coulée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé par le fait qu'on insuffle le gaz (13) par au moins une bouche d'insufflation (11) placée en partie basse de la cuve (1). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait qu'on maintient la dépression dans la cuve (1) par positionnement d'un couvercle étanche en partie haute de la cuve (1). 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé par la fait qu'au cas où le niveau de dépression diminuerait, on utilise un équipement de génération de vide pour son réajustement. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que le gaz insufflé (13) est de l'argon.