Brevet FR2885544A1 — publié le 20061117

Procédé et installation de transformation d'un métal à l'état liquide en un métal à l'état solide et fragmenté La présente invention concerne le domaine de l'industrie métallurgique. Après traitement dans un four de réduction d'un métal issu antérieurement d'un minerai, on doit réaliser unie phase de conditionnement consistant à l'obtention, à partir du métal à l'état liquide, de fragments de métal à l'état solide, présentant des dimensions spécifiques. Une telle demande de produits sous forme de fragments concerne en particulier les ferroalliages et le silicium-métal. On met en oeuvre actuellement un procédé de refroidissement et de fragmentation qui consiste à réaliser une cuvette en,able, à couler le métal à l'état liquide dans cette cuvette pour former un bloc et à détruire et broyer ou concasser ce bloc de façon a obtenir des fragments de métal à l'état solide. Un tel procédé oblige à réaliser pour chaque coule une cuvette en sable et à disposer d'une installation très coûteuse de destruction et de concasser des blocs. Ce procédé est particulièrement long à mettre en oeuvre et donc coûteux et engendre une production importante de fines ou poussières de métal indésirables pouvant atteindre 15% de la production. La présente invention a pour but de réduire considérablement les temps de production de fragments d'un métal à l'état solide à partir d'un métal à l'état liquide, en mettant en oeuvre une installation qui est relativement plus simple et moins coûteuse et qc i assure un dimensionnement relativement contrôlé des fragments et une diminution sensible, voire importante, des proportions de fines ou poussières de métal. La présente invention a tout d'abord pour objet un procédé de transformation d'un métal à l'état liquide en un métal à l'état solide et fragmenté. Selon la présente invention, ce procédé consiste, conjointement: à déplacer une table de coulée par rapport à une poche de coulée contenant le métal à l'état liquide; à actionner ladite poche de façon à déverser le métal à l'état liquide sur une surface de réception de ladite table de coulée; à refroidir ladite table de coulée de façon à solidifier le métal à l'état liquide déversé et obtenir un métal solidifié fragmenté ; et à évacuer les fragments du métal à l'état solide. Selon la présente invention, le procédé peut avantageusement consister à refroidir ladite table de coulée en faisant circuler un gaz chargé de gouttelettes dans des canaux ménagés dans cette table. Selon la présente invention, le procédé peut avantageusement consister à injecter dans lesdits canaux un gaz chargé de gouttelettes d'eau. Selon la présente invention, le procédé peut avantageusement consister à contenir le métal à l'état liquide sur la surface de réception 20 de la table de coulée grâce à un écran de gaz projeté. Selon la présente invention, le procédé peut avantageusement consister à injecter un gaz entre des segments constituant ladite table de coulée, en direction de ladite surface de réception. Selon la présente invention, le procédé peut avantageusement consister à déverser à une station de déversement le métal à l'état liquide sur une surface de réception annulaire d'une table de coulée rotative et à évacuer les fragments du métal à l'état solide de la table de coulée à une station d'évacuation distante de l'endroit du déversement. La présente invention a également pour objet une installation pour la transformation d'un métal à l'état liquide en un métal à l'état solide et fragmenté. Selon la présente invention, cette installation comprend: une table de coulée présentant une surface supérieure de réception du métal; des moyens de refroidissement de ladite table ce coulée; des moyens pour déplacer ladite table de coulée par rapport,i une poche de coulée adaptée pour déverser le métal à l'état liquide sur ladite surface de réception; et des moyens d'évacuation du métal solidifié et fragmenté sur la table de coulée. Selon la présente invention, ladite table de coulés comprend de préférence des canaux intérieurs reliés à un circuit c 'un fluide de refroidissement. Selon la présente invention, l'installation comprend de 10 préférence des moyens pour confiner le métal liquide sur une zone de la table de coulée. Selon la présente invention, lesdits moyens de confinement comprennent de préférence des rampes de projection d'un gaz. Selon la présente invention, ladite table comprend de 15 préférence des segments adjacents. Selon la présente invention, l'installation comprend de préférence des moyens de rappel contraignant lesdits segments les uns contre les autres. Selon la présente invention, l'installation comprend de 20 préférence des moyens d'injection d'un gaz entre lesdits segments en direction de ladite surface de réception. Selon la présente invention, ladite table:omprend de préférence une couronne rotative définissant une surface annulaire de réception du métal. Selon la présente invention, ladite couronne comprend de préférence des segments adjacents définissant ladite sur 'ace annulaire de réception, lesdits segments étant posés sur un support rotatif. Selon la présente invention, l'installation omprend de préférence des moyens de rappel agissant radialement sur lesdits 30 segments en direction du centre de ladite couronne. Selon la présente invention, lesdits moyens de rappel sont de préférence constitués par des ressorts. Selon la présente invention, lesdits segments comprennent de préférence des canaux de circulation d'un fluide de refroidissement et une colonne centrale constituant un joint tournant relié auxdits canaux. Selon la présente invention, l'installation comprend de préférence des rampes radiales d'injection d'un gaz entre lesdits segments en direction de ladite surface annulaire de réception, reliées audit joint tournant. Selon la présente invention, l'installation comprend de préférence des moyens d'évacuation du métal solidifié et fragmenté 10 au-delà du bord périphérique de la table de coulée. Selon la présente invention, lesdits moyens d'évacuation comprennent de préférence un déflecteur. Selon la présente invention, l'installation comprend de préférence des moyens de confinement du métal à l'état liquide sur 15 ladite surface annulaire de réception. Selon la présente invention, lesdits moyens de confinement comprennent de préférence une rampe extérieure et une rampe intérieure de projection d'un gaz, s'étendant respectivement à proximité et sur une partie du bord extérieur et du bord intérieur de ladite surface de réception annulaire. Un mode particulier de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel: - La figure 1 représente en coupe verticale une installation selon l'invention; - La figure 2 représente une vue de dessus de l'installation de la figure 1, à l'état nu; -La figure 3 représente une coupe verticale agrandie d'une 30 partie de ladite installation; - La figure 4 représente une coupe horizontale d'un segment de ladite installation; - La figure 5 représente une coupe longitudinale (l'un injecteur de ladite installation; - La figure 6 représente une coupe transversale de cet injecteur; - La figure 7 représente une coupe périphérique de deux segments adjacents de ladite installation; - Et la figure 8 représente une vue de dessus de 1 installation de la figure 1, en fonctionnement. On a représenté sur le dessin une installatiDn 1 pour la transformation d'un métal à l'état liquide 100a en un métal à l'état 10 solide 100b et fragmenté. Cette installation est plus particulièrement adaptée pour une telle transformation de métaux tels que des ferro-alliages ou du silicium métal. L'installation 1 présente un axe vertical général 2 et comprend 15 une table annulaire de coulée 3 portée par un support 4 monté sur un châssis annulaire 5 fixé au sol. La table de coulée 3 comprend une couronne 6 c éfinissant une surface annulaire horizontale 7 de réception du métal. La couronne 6 est formée par une multiplicitÉ de segments adjacents 8, dans l'exemple six, qui présentent des surfaces radiales adjacentes et en contact, définissant des plans de joints 8a passant par l'axe 2. Selon un exemple de réalisation, la couronne 5 présente un diamètre extérieur égal à environ 6 mètres, un diamètre intérieur égal à environ 3 mètres et une épaisseur égale à environ (1,15 mètre, sa dimension radiale étant en conséquence égale à envircn 1,5 mètres. Les segments 8 sont de préférence en cuivre. Le support 4 comprend une colonne cylindrique 9 qui est placée en dessous du bord intérieur de la couronne 6 et qui porte sur son extrémité supérieure une multiplicité de bras espacÉ s horizontaux 10 s'étendant radialement vers l'extérieur et présentant des côtés opposés parallèles 11 et 12. Les bras 10 présentent des surfaces supérieures horizontales sur lesquelles sont respectivement posés les segments 8, symétriquement. Des plaques de renfort et de maintien triangulaires verticales 5 13 présentent un côté fixé sous les bras 10 et un côté fixé contre la face extérieure de la colonne 9. Sur leur face supérieure, les bras 10 présentent des taquets intérieurs 14 et des taquets extérieurs 15 qui sont placés respectivement à l'intérieur et à l'extérieur des segments 8 et à distance de ces derniers et qui sont moins hauts que ces segments. Les segments 8 présentent des évidements radiaux périphériques 16 dans lesquels sont disposés des re;sorts 17 qui prennent appui d'une part au fond de ces évidements 16 et d'autre part contre les faces intérieures des taquets extérieurs 15, ces ressorts 17 exerçant des efforts radiaux appliquant les surfaces radiales des segments 8 selon les plans 8a, en contact les unes contre les autres et absorbant les variations dimensionnelles des segments 8. La partie inférieure de la colonne 9 est portée par le châssis annulaire 5 par l'intermédiaire d'un roulement 18. Un moteur 19 d'entraînement en rotation est fixé au fond d'une fosse 20 ménagée dans le sol, son axe de sortie 21 étant relié à un disque horizontal 22 dont le bord est fixé sur la partie inférieure de la colonne 9. Comme le montre la figure 4, les segments 8 présentent des canaux intérieurs 23 de circulation présentant des orifice; d'entrée 23a et des orifices de sortie 23b débouchant par leurs faces intérieures 8b, dont les entrées 23a sont munies d'injecteurs 24. Comme le montrent les figures 5 et 6, ces injecteurs 24 présentent respectivement un canal axial 24a de gaz et une entrée radiale 24b d'eau. Avantageusement, chaque segment 8 présente deux canaux 23 en forme de J à plat, dont les branches dont les branches sont réparties et dont les branches d'entrée longent les plans de joints 8a Sensiblement à la même hauteur que la couronne 6, l'installation 1 comprend un joint tournant 25 qui comprend une partie intérieure fixe 26 et une partie extérieure 27 portée par la colonne 9 par l'intermédiaire de bras 28. La partie extérieure 27 du joint tournant 25 est reliée aux canaux 24a et entrées 24b des injecteurs d'entrée 24, Îux orifices de sortie des canaux intérieurs 23 des segments par un nom re adapté pris parmi une multiplicité de conduits souples 29, tandis que sa partie intérieure fixe 26 est reliée à un nombre adapté p:is parmi une multiplicité de conduits, non représentés, qui sont par ailleurs reliés à des moyens de circulation non représentés. Un tel joir.t tournant est parfaitement connu de l'homme du métier. L'installation 1 comprend en outre une rampe tubulaire extérieure fixe 30 qui s'étend à proximité du bord supé-ieur extérieur de la couronne 6, sur une partie de sa périphérie, et qui présente des buses 31 orientées vers sa surface supérieure 7 et vers l'intérieur, cette rampe étant reliée à une source de gaz non représentée. L'installation 1 comprend également une rampe tubulaire intérieure fixe 32 qui s'étend à proximité du bord supérieur intérieur de la couronne 6, sur une partie de sa périphérie et en c Drrespondance angulaire avec la rampe extérieure 30, et qui présente des buses 33 orientées vers sa surface supérieure 7 et vers l'extérieur, cette rampe étant reliée à une source de gaz non représentée. Les rampes 30 et 32, qui s'étendent sur un angle d'environ 150 , sont portées par des portiques en U inversés 34, es,)acés, passant largement au-dessus de la table 3, lesquels sont portés pi r des poteaux 35 passant à distance de la périphérie de cette table. Comme le montre la figure 7, l'installation 1 comprend en plus une multiplicité de rampes radiales inférieures 36 qui s'étendent en dessous des plans de joints 8a des segments 8 et qui sont portées par des chapes 37 fixées en dessous de ces segments et n'empêchant pas les mouvements des segments 8. Ces rampes 37 présentent des fentes 38 qui sont dirigées vers les bords inférieurs des plans de joints 8a et sont reliées au joint tournant 25 par certains des conduits 29, aménagés pour traverser la partie supérieure de la colonne 9, pour être reliés à une source de gaz non représentée. L'installation 1 comprend aussi un déflecteur 38 qui est constitué par une plaque qui s'étend au-dessus de la talle de coulée 3 et qui traverse cette dernière en étant inclinée. Par rapport à un sens de rotation S de la table de coulée 3, le déflecteur 38 est situé à proximité de l'extrémité amont des rampes 30 et 32 et définit une station d'évacuation E. L'installation 1 qui vient d'être décrite fonctionne et peut être utilisée de la manière suivante. En actionnant le moteur 19, on provoque la rotation dans le sens de la flèche S de l'ensemble constitué par le support 4, la table de coulée 3, la bague extérieure 27 du joint tournant 25 et la multiplicité des conduits de liaison 29 qui relient les injecteurs d' entrée 24 des canaux 23, les sorties de ces canaux 23 et les rampes radiales 36 au joint tournant 25. Via le joint tournant 25, on fait circuler dans les canaux 23 des segments 8 un fluide de refroidissement composé d'un gaz neutre tel que de l'azote et de fines gouttelettes d'eau, ce fluide composé étant générées dans les injecteurs 24, et on alimente les rampes inférieures 36 en un gaz neutre tel que de l'azote. On alimente les rampes 30 et 32 en un gaz neutre tel que de l'azote. La situation de fonctionnement décrite ci-dessus étant établie, on peut alimenter la table de coulée 3 de la manière suivante, comme le montre la figure 8. On amène une poche 39 contenant un métal à l'état liquide 100a à proximité de la périphérie de l'installation et,)n bascule de façon contrôlée la poche 39 de façon à déverser le métal à l'état liquide 1OOa sur la surface de réception 7 de la table de coulée 3 constituée par la couronne 6, à une station de déversement D située en aval du déflecteur 38 et entre la partie amont des rampes 30 et 32. Le métal à l'état liquide 100a déversé se trouve continuellement entraîné et constitue une nappe 101 sur la face supérieure de réception 7 de la table de coulée 3. Au fur et mesure de la rotation de la table de coulée 3 et sous l'effet du gaz chargé de gouttelettes d'eau circulant dans les segments 8, la nappe 101 de métal à l'état liquide 100a se refroidit, se solidifie et se brise en formant des fragments 102 de métal à l'état solide 100b. Au fur et mesure de la rotation de la table de coulée 3 et sous l'effet du déflecteur 38, les fragments 102 sont dirigés vers le bord périphérique de la table de coulée 3 et évacués en tombant dans un réceptacle 40 placé en dessous et à distance de ce bord à la station d'évacuation E. Les gaz projetés par les rampes 30 et 32 sont destinés à confiner le métal à l'état liquide 100a sur la surface annulaire de réception 7 de la table de coulée 3, afin de constituer des écrans gazeux évitant que le métal 100a ne se répande de part et d'autre de cette surface. Les gaz projetés par les rampes radiales 36 sont destinés à constituer des flux dans les plans de joints 8a, dirigés vers la surface de réception 7, afin d'empêcher le métal à l'état liquide 100a de pénétrer entre les segments 8 qui par ailleurs sont maintenus en contact sous l'effet des ressorts radiaux 17. Pour l'obtention des fragments 102 de métal à l'état solide 100b issu du métal à l'état liquide 100a provenant de h poche 39, il convient de contrôler et de réguler de façon convenable, concomitamment, la vitesse de rotation du moteur 19 qui engendre la vitesse de rotation de la table de coulée 3, le débit du gaz changé de gouttelettes d'eau circulant dans les canaux 23 des segments 8 et engendrant avec l'ambiance environnante le refroidissement et la vitesse de refroidissement du métal à l'état liquide 100a et le débit du déversement du métal à l'état liquide 100a sur la table de coulée 3. Par ailleurs, l'efficacité du refroidissement de la table de coulée 3 engendré par le mélange de gaz chargé de gouttelettes d'eau, produit par les injecteurs 24, circulant dans les canaux 23 des segments 8, peut permettre d'obtenir un refroidissement rapide du métal à l'état liquide 100a déversé et la fragmentation du métal à l'état solide 100b, en limitant la proportion de fines ou poussières de métal. L'efficacité du refroidissement de la table de collée 3 peut en outre permettre de maintenir un gradient de température dans les segments 8 constituant la table de coulée 3, en dessous de la transformation par coalescence du cuivre constituant ces segments Dans l'exemple de dimensionnement précité, les contrôles et les régulations ci-dessus peuvent être adaptés pour constituer une nappe 101 faisant une épaisseur comprise entre 10 et 30 millimètres et une largeur comprise entre 0,90 mètre et 1,20 mètres, les plus gros des fragments 102 obtenus pouvant être constitués par des galettes d'environ 5 à 15 centimètres et la proportion de fines ou poussières de métal à une valeur pouvant être inférieure à 5%.. La présente invention ne se limite pas à l'exemple particulier de réalisation décrit ci-dessus. Bien des variantes sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation d'un métal à l'état liquide en un métal à l'état solide et fragmenté, caractérisé par le fait qu'il consiste, conjointement: A déplacer une table de coulée (3) par rapport à une poche de 5 coulée (39) contenant le métal à l'état liquide, A actionner ladite poche de façon à déverser le métal à l'état liquide sur une surface de réception (7) de ladite table de coulée, A refroidir ladite table de coulée de façon à solidifier le métal à l'état liquide déversé et obtenir un métal solidifié fragmenté, Et à évacuer les fragments (102) du métal à l'état solide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à refroidir ladite table de coulée (3) en faisant circuler un gaz chargé de gouttelettes dans des canaux (23) ménagés dans cette table. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il consiste à injecter dans lesdits canaux un gaz chargé de gouttelettes d'eau. 4. Procédé selon l'une quelconque des:-evendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à contenir le métal à l'état liquide sur la surface de réception (7) de la table de coulée grâce à un écran de gaz projeté. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à injecter un gaz entre des segments (8) constituant ladite table de couléc, en direction de ladite surface de réception. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à déverser à une station de déversement (D) le métal à l'état liquide sur une surface de réception annulaire d'une table de coulée rotative et à évacuer les fragments du métal à l'état solide de la table de coulée à une station d'évacuation (E) distante de l'endroit du déversement. 7. Installation pour la transformation d'un métal à l'état liquide en un métal à l'état solide et fragmenté, caractérisée par le fait qu'elle comprend: une table de coulée (3) présentant une surface supérieure de réception (7) du métal, des moyens (23) de refroidissement de ladite table de coulée, des moyens (19) pour déplacer ladite table pie coulée par rapport à une poche de coulée (39) adaptée pour déverser le métal à l'état liquide sur ladite surface de réception, et des moyens (38) d'évacuation du métal solidifié et fragmenté sur la table de coulée. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait 10 que ladite table de coulée comprend des canaux intérieurs reliés à un circuit d'un fluide de refroidissement. 9. Installation selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (30, 32) pour confiner le métal liquide sur la table de coulée. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée par le fait que lesdits moyens de confinement comprennent des rampes de projection d'un gaz. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée par le fait que ladite table comprend des segments 20 adjacents (8). 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 1l, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens de rappel (17) contraignant lesdits segments les uns contre les autres. 13. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (36) d'injection d'un gaz entre lesdits segments en direction de ladite surface de réception. 14. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisée par le fait que ladite table de coulée comprend une 30 couronne rotative (6) définissant une surface annulaire dc réception du métal. 15. Installation selon la revendication 14, caractérisée par le fait que ladite couronne comprend des segments adjacents (8) définissant ladite surface annulaire de réception, lesdits segments étant posés sur un support rotatif (35). 16. Installation selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens le rappel (17) 5 agissant radialement sur lesdits segments en direction du centre de ladite couronne. 17. Installation selon la revendication 16, caractérisée par le fait que lesdits moyens de rappel sont constitués par des ressorts. 18. Installation selon la revendication 15, caractérisée par le 10 fait que lesdits segments comprennent des canaux (23) de circulation d'un fluide de refroidissement et une colonne centrale constituant un joint tournant (25) relié auxdits canaux. 19. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisée par le fait qu'elle comprend des rampe;; radiales (36) d'injection d'un gaz entre lesdits segments (8) en direction de ladite surface annulaire de réception (7), reliées audit joint tournant. 20. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (38) d'évacuation du métal solidifié et fragmenté au-c.elà du bord périphérique de la table de coulée. 21. Installation selon la revendication 20, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'évacuation comprennent un déflecteur. 22. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (30, 32) de confinement du métal à l'état liquide sur ladite surface annulaire de réception. 23. Installation selon la revendication 22, caractérisée par le fait que lesdits moyens de confinement comprennent une rampe extérieure (30) et une rampe intérieure (32) de projection d'un gaz, s'étendant respectivement à proximité et sur une partie du bord extérieur et du bord intérieur de ladite surface de réception annulaire.