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"Ajutage pour verser du métal fondu".
La présente invention est relative à un ajutage permettant de verser du métal fondu, tel que de l'acier fondu. D'une manière plus particulière, elle concerne un ajutage conçu de teile sorte qu'un gaz inerte, tel que de l'azote et de l'argon soit soufflé vers l'extérieur à partir de sa surface intérieure.
La cuve réfractaire du type dans lequel un débit de métal fondu est contrôlé au moyen d'ure vanne à tiroir est pourvue d'un ajutage supérieur (ou ajutage d'insertion). L'ajutage supérieur est conçu de teile sorte qu'un gaz inerte, tel que de l'azote et de l'argon soit soufflé vers l'extérieur à partir de sa surface intérieure afin qu'il ne permette pas au métal fondu de s'y solidifier en cours de versement et qu'il ne soit pas obstrué par des impuretés provenant d'alumine. Ce type d'ajutage est appelé ajutage poreux parce qu'il est réalisé en un matériau réfractaire poreux.
On connaît un ajutage poreux dans lequel des briques poreuses sont enfermées dans une enveloppe en plaque d'acier d'une manière teile qu'un espace soit laisse entre les briques poreuses et I'enveloppe, I'enveloppe étant pourvue d'un conduit d'alimentation en gaz inerte.
On connaît un ajutage poreux d'un autre type dans Iequel les briques poreuses comportent de petites ouvertures communiquant avec le conduit d'alimentation en gaz inerte traversant l'enveloppe en plaque d'acier.
Un autre type d'ajutage poreux est décrit dans le modèle d'utilité japonais mis à la disposition du public nO 56150/1985.
Dans cet ajutage poreux, les briques poreuses sont entourées d'une chemise en plaque d'acier d'une manière teile qu'un espace soit laissé entre le fond des briques poreuses et le fond de l'enveloppe, l'espace communiquant avec un conduit d'allmentation en gaz inerte
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relié à l'enveloppe. Lcs briques poreuses comportent une rainure circulaire formée sur leur surface périphérique superieure et des rainures verticales formées sur leur surface extérieure. La rainure circulaire supérieure communique avec l'espace de fond par l'inter- médiaire des rainures verticales.
Les ajutages poreux susmentionnés présentent un inconvénient commun par le fait qu'une moindre quantité de gaz inerte est soufflée vers l'extérieur à la partie supérieure des briques poreuses qu'à la partie inférieure des briques poreuses parce que le conduit d'alimentation en gaz inerte est relié au c & te inférieur de l'ajutage. Cette distribution irrégulière de gaz inerte provoque
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l'adhérence d'impuretés dérivées d'alumine dans l'acier fondu à Ja partie supérieure de l'ajutage, la conséquence étant que le débit d'acier fondu diminue ou, dans un cas extreme, que l'ajutage s'obstrue.
Un but de la présente invention est de prévoir un ajutage poreux qui souffle vers l'extérieur un gaz inerte presque uniformément à partir de la surface intérieure des briques poreuses quelle que soit leur position.
Un autre but de la présente invention est de prévoir un ajutage poreux qui ne permet pas l'adhérence d'impuretés dérivées d'alumine à sa partie superieure. On empêche ainsi le produit de se dégrader par obstruction de l'ajutage par des matières étrangères ou par l'entrée de matière étrangères qui se sont accumulées dans l'ajutage et se sont alors séparées de celui-ci.
L'ajutage poreux suivant la première forme de réalisation est constitué d'une brique poreuse supérieure, d'une brique dense et d'une brique poreuse intérieure agencées verticalement en couche et d'une enveloppe les entourant. L'enveloppe est pourvue d'un conduit d'alimentation en gaz inerte, qui mène à l'espace périphérique de la brique poreuse supérieure. L'enveloppe est également pourvue d'un autre conduit d'alimentation en gaz inerte, qui mène à l'espace périphérique de la brique poreuse intérieure.
L'ajutage poreux suivant la seconde forme de réali- sation est constitué d'une brique poreuse supérieure, d'une brique dense et d'une brique poreuse inférieure agencées verticalement
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en couche et d'une enveloppe les entourant. L'enveloppe est pourvue d'un conduit d'alimentation en gaz inerte, qui mène à l'espace péri- phérique de la brique poreuse inférieure, qui communique avec l'espace périphérique de la brique poreuse supérieure.
L'ajutage poreux de la présente invention souffle vers t'exterieur une quantité suffisante de gaz inerte à partir de Ja surface inférieure des briques poreuses supérieure et inférieure.
Par conséquent, la partie supérieure de l'ajutage poreux ne provoque pas l'adhérence d'impuretés dérivées d'alumine, l'ajutage poreux assurant une opération continue prolongée. De plus, l'ajutage poreux contribue à la production d'acier de haute qualité parce qu'il ne permet pas liaccumulation d'impuretés dérivées d'alumine sur la face intérieure supérieure de l'ajutage et élimine par conséquent la possibilité d'impuretés d'entrer dans l'acier fondu.
L'ajutage poreux de la présente invention est utilisable comme ajutage supérieur et ajutage inférieur pour une vanne à tiroir et l'ajutage pour un obturateur d'ajutage.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale représentant un ajutage réalisé suivant la première forme de réalisation de l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe prise dans la direction des flèches suivant les lignes 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale représentant un autre ajutage réalisé suivant la première forme de réalisation de l'invention.
La figure 4 est une vue en coupe prise dans la direction des flèches suivant les lignes 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale représentant encore un autre ajutage réalisé suivant la première forme de réalisation de l'invention.
La figure 6 est une vue en coupe longitudinale représentant un ajutage réalisé suivant la seconde forme de réalisation
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de l'invention.
La figure 7 est une vue en coupe prise dans la direction des flèches suivant les lignes 7-7 de la figure 6.
La figure 8 est une vue en coupe longitudinale représentant un autre ajutage réalisé suivant la seconde forme de réalisation de l'invention.
La figure 9 est une vue en coupe prise dans la direction des flèches suivant les lignes 9-9 de la figure 8.
La figure 10 est une vue en coupe longitudinale représentant encore un autre ajutage realise suivant la seconde forme de réalisation de l'invention.
Les exemples de l'invention sont décrits en se référant aux dessins annexés.
Les figures 1 et 2 représentent un ajutage poreux realise suivant la première forme de réalisation de l'invention, qui est utilisé pour verser du métal fondu par le trou 10. Le trou d'ajutage est formé par une brique poreuse superieure 11 agencée à la partie supérieure, une brique dense 12 agencée au centre et une brique poreuse inférieure 13 agencée à la partie inférieure. Ces briques 11, 12,13 sont entourées d'une enveloppe en acier 14. L'enveloppe 14 se compose d'une section inférieure cylindrique et d'une section supérieure conique. A l'intérieur de l'enveloppe 14 est agencée une enveloppe intérieure 15 de telle sorte qu'un espace annulaire 16
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soit formé entre celles-ci. L'enveloppe intérieure 15 entoure la moitié inférieure de la brique dense 12.
La partie inférieure de l'enveloppe intérieure 15 est soudée à l'intérieur de l'enveloppe 14. L'enveloppe 14 est pour vue d'un premier conduit 17 au moyen duquel un gaz inerte est amené à l'espace annulaire 16. Une rainure circonférentielle 18 est formée autour de la brique poreuse supérieure 11. Cette rainure circonférentielle 18 communique avec l'espace annulaire 16 par l'intermédiaire d'une série de rainures verticales 19 formées sur la surface extérieure de la brique poreuse 11 et de la brique dense 12. La brique poreuse inférieure 13 comporte également une rainure circonférentielle 20, qui est formée par une découpe de son coin inférieur. L'enveloppe 14 est egalement pourvue d'un second conduit
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21 au moyen duquel un gaz inerte est amené à la rainure circonférentielle 20.
Dans l'ajutage poreux réalisé suivant les figures 1 et 2, un gaz inerte entrant dans le conduit 17 passe par l'espace annulaire 16, les rainures verticales 19 et la rainure circonférentielle
18, et il est finalement soufflé vers l'exterieur à partir de la surface intérieure lia de la brique poreuse supérieure 11. D'un autre côté, un gaz inerte entrant dans le conduit 21 passe par la rainure circonférentielle 20 et est soufflé vers l'extérieur à partir de la surface intérieure 13a de la brique poreuse inférieure 13. Cet agencement permet le soufflage vers J'extérieur d'une quantité suffisante de gaz inerte à partir de la surface intérieure J 1 a de la brique poreuse supérieure 11 et de la surface intérieure 13a de la brique poreuse inférieure 13.
Les figures 3 et 4 représentent un autre ajutage poreux réalisé suivant la première forme de réalisation, qui est utilisé pour verser du métal fondu par le trou 30. Le trou d'ajutage est formé par une brique supérieure 31 agencée à la partie supérieure, une brique dense 32 agencée au centre et une brique poreuse inférieure 33 agencée à la partie inférieure. La brique dense 32 a sa partie périphérique se prolongeant jusqu'à l'extrémité inférieure de l'ajutage, et la brique poreuse inférieure 33 comportant un plus petit diamètre est adaptée dans la partie inférieure de la brique dense 32. La brique poreuse inférieure 33 est entourée d'un court cylindre métalique 33A.
Les briques 3 J, 32 sont entourées d'une enveloppe en acier 34. L'enveloppe 34 est constituée d'une section inférieure cylindrique et d'une section supérieure conique. L'enveloppe 34 entoure la brique dense 32 de manière telle qu'un espace annulaire 36 soit formé entre celles-ci. L'enveloppe 34 est pourvue d'un premier conduit 37 par lequel un gaz inerte est amené vers l'espace annulaire 36. Une rainure circonférentielle 38 est formée autour de la brique poreuse supérieure 31. Cette rainure circonférentielle 38 communique avec l'espace annulaire 36 par une série de rainures verticales 39 formées sur Ja surface extérieure de la brique poreuse supérieure 31. La
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brique poreuse inférieure 33 comporte également une rainure circonfe- rentielle 40 qui est formée sur la surface'arrondie.
L'enveloppe 33A est pourvue d'un second conduit 41 au moyen duquel un gaz inerte est amené à la rainure circonférentielle 40. Le second conduit 41 pénètre l'enveloppe 34 et la brique dense 32.
Dans cette forme de réalisation, la partie de la brique dense 32 faisant face à l'espace annulaire 36 est enduite d'un agent d'étanchéité de telle sorte que le gaz inerte ne s'infiltre pas dans la brique dense 32.
Dans l'ajutage poreux réalisé suivant les figures 3 et 4, un gaz inerte entrant par le conduit 37 est introduit dans la rainure circonférentielle supérieure 38, et un gaz inerte entrant par le conduit 41 est introduit dans la rainure circonférentielle inférieur 40. Cet agencement permet le soufflage vers l'extérieur d'une quantité suffisante de gaz inerte à partir de Ja surface intérieure 31a de Ja brique poreuse supérieure 31 et de la surface intérieure 33a de la brique poreuse inférieure 33.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale représentant un autre modèle de la première forme de réalisation.
L'ajutage poreux de ce modèle a une structure similaire à celle de l'ajutage poreux représenté par les figures I et 2, à l'exception qu'une brique dense additionnelle 42 est pJacée sur la brique poreuse supérieure 11. La brique dense 42 est entourée de Ilenveloppe 14.
Des reference numériques analogues désignent des elements analogues sur les figures 1 et 5.
L'ajutage poreux représenté par la figure 5 présente un avantage par rapport à l'ajutage poreux représenté par les figures 1 et 2. C'est ainsi que la brique dense supérieure 42 présentant de bonnes caractéristiques de résistance à la corrosion et de température élevée protège de toute usure la partie supérieure de l'ajutage
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exposée à la température la plus élevée. U va de soi que ce concept peut etre appliqué à l'ajutage poreux représenté par les figures 3 et 4. En d'autres termes, il est possible de placer la brique dense 42 sur la brique poreuse 31.
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Avec l'ajutage poreux de la première forme de réalisation, il est possible de commander séparément, suivant les nécessités, le débit de gaz inerte vers la brique poreuse supérieure 11 et la brique poreuse inferieure 13, parce que le gaz inerte est amené par les conduits séparés 17,21.
Les figures 6 et 7 représentent un ajutage poreux réalisé suivant une seconde forme de réalisation, qui est utilisé pour verser du metal fondu par le trou 50. Le trou d'ajutage est formé par une brique poreuse supérieure 51 agencée à Ja partie supérieure, une brique dense 52 agencée au centre et une brique poreuse inférieure
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53 agencée à la partie inférieure. Ces briques 51, 52, 53 sont entourées d'une enveloppe en acier 54. Entre l'enveloppe 54 et les briques 51, 52, 53 se trouve un espace annulaire 56 qui s'étend du milieu de Ja surface périphérique de Ja brique poreuse superieure 51 jusqu'au milieu de la surface périphérique de la brique poreuse inférieure 53. L'enveloppe 54 est pourvue d'un conduit 57 par lequel un gaz inerte est amené à l'espace annulaire 56.
Dans l'ajutage poreux réalisé tel que mentionné ci-dessus, le gaz inerte entrant par le conduit 57 traverse l'espace annulaire 56 et est soufflé vers l'extérieur à partir de la surface intérieure 53a de la brique poreuse 53 et de la surface intérieure 51a de la brique poreuse 51. Pendant que le gaz inerte traverse l'espace intérieur, il ne s'infiltre pas dans la brique dense 52 intercalée entre la brique poreuse supérieure 51 et la brique poreuse inférieure 53. Par conséquent, la totalité du gaz inerte introduit dans l'espace intérieur est soufflée vers l'extérieur par les briques poreuses supérieure et inférieure (51, 53).
Les figures 8 et 9 représentent un ajutage poreux réalisé suivant la seconde forme de réalisation, qui est utilisé pour verser du métal fondu par le trou 60. Le trou d'ajutage est formé par une brique poreuse supérieure 61 agencée à la partie supérieure, une brique dense 62 agencée au centre et une brique poreuse inférieure 63 agencée à la partie inférieure. Ces briques sont entourées d'une enveloppe 64. Une rain ure circonférentielle 68 est formée autour de la brique poreuse supérieure 61. Cette rainure circonfe-
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rentielle 68 communique avec la rainure circonférentielle inférieure
65 par une série de rainures verticales 69 formées sur la brique poreuse supérieure 61, la brique dense 62 et la brique poreuse inférieure 63.
La rainure circonférentielle inférieure 65 est formée par une découpe du coin inférieur de la brique poreuse inférieure 63. L'enveloppe est pourvue d'un conduit 67 au moyen duquel un gaz inerte est amené à la rainure circonférentielle inférieure 65.
Dans l'ajutage poreux réalisé suivant les figures 8 et 9, un gaz inerte entrant dans le conduit 67 passe par la rainure circonférentielle inferieure 65 et est soufflé vers l'extérieur à partir de la surface intérieure 63a de la brique poreuse inferieure 63, et un gaz inerte entrant par le conduit 67 passe également par la rainure circonférentielle inférieure 65, les rainures verticales 69 et la rainure circonférentielle supérieure 68, et est finalement soufflé vers l'exté- rieur à partir de la surface intérieure 61a de la brique poreuse supérieure 61. Cet agencement permet le soufflage vers l'extérieur d'une quantité suffisante de gaz inerte à travers les briques poreuses supérieure et inférieure 61,63.
La figure 10 est une vue en coupe longitudinale représentant un autre modèle de la seconde forme de réalisation. L'ajutage poreux de ce modèle a une structure similaire à celle de l'ajutage poreux représenté par les figures 8 et 9, à l'exception qu'une brique dense additionnelle 81 est placée sur la brique poreuse supérieure 71. La brique dense supérieure 81, la brique poreuse supé- rieure 71, la brique dense inférieure 72 et la brique poreuse inférieure 73, qui constituent le trou 80, sont entourées d'une enveloppe 74. Une rainure circonférentielle supérieure 78 est formée autour de la brique poreuse supérieure 71. Une rainure circonférentielle 75 est formée autour de la brique poreuse inférieure 73.
Les rainures circonfé- rentielles 75, 78 communiquent mutuellement par l'intermédiaire d'une série de rainures verticales 76. L'enveloppe 74 est pourvue à sa partie inferieure d'un conduit 77 au moyen duquel un gaz inerte est amené dans la rainure circonférentielle 75.
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L'ajutage porcux représenté par la figure 10 présente l'avantage que la brique dense supérieure 81 ayant de bonnes carac- téristiques de résistance à la corrosion et de température élevée, protège de toute usure la partie supérieure de l'ajutage exposée à la température Ja plus élevée. Cet ajutage poreux permet le souf- flage d'une quantité suffisante de gaz inerte à partir des surfaces intérieures respectives 71a, 73a des briques poreuses supérieure et inférieure 71, 73.
La brique poreuse supérieure, la brique dense et la brique poreuse inférieure constituant l'ajutage poreux de l'invention varient en épaisseur (longueur dans la direction de la hauteur). Leurs épaisseurs sont choisies de façon appropriée suivant la température et le type de métal fondu utilises pour l'ajutage. Par exemple, dans le cas où une obstruction avec de l'alumine est susceptible de se produire à la partie supérieure de l'ajutage poreux, la brique poreuse supérieure doit être plus épaisse qu'habituellement, de telle sorte que la quantité de gaz inerte qui est soufflée vers l'extérieur par la brique poreuse supérieure soit accrue en conséquence.
Dans le cas où il est nécessaire qu'une quantité de gaz inerte supérieure à la quantité habituelle soit soufflée vers l'extérieur à partir de la brique poreuse inférieure, la brique poreuse inférieure doit être plus épaisse qu'à l'ordinaire.
Avec I'épaisseur des briques poreuses supérieure et/ou inferieure choisies de façon appropriée, une quantité suffisante de gaz inerte peut être soufflée vers l'extérieur à partir des briques poreuses suivant les conditions opératoires de la cuve réfractaire. Ceci empêche la solidification d'acier fondu et l'obstruction de l'ajutage par des impuretés provenant d'alumine. Ceci à son tour contribue
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à l'amélioration de la qualité de et à une réduction de la consommation de gaz inerte.
Un avantage supplémentaire de l'ajutage poreux de l'invention est que la brique poreuse supérieure et la brique poreuse inférieure peuvent être choisies de façon appropriée parmi différents matériaux suivant les conditions d'utilisation. Par exemple, la brique poreuse supérieure peut comporter de plus grand pores et la brique
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poreuse inferieure peut comporter de plus petits pores. Dans ce cas, de plus grandes bulles sont formées'à la partie supérieure et elles se dirigent vers le haut, les plus petites bulles étant formées à la partie inférieure et se dirigeant vers le bas. Ceci est un moyen efficace pour clarifier l'acier fondu et empecher simultanément l'obstruction de l'ajutage.
Les briques poreuses et briques denses constituant l'ajutage poreux de l'invention peuvent être obtenues au départ de n'importe quel matériau connu. Par exemple, les briques poreuses peuvent être produites a partir d'alumine, de zirconium, d'oxyde de zirconium ou de magnésie à haute teneur. Elles présentent une structure à cellules ouvertes et une porosité de 15-30 %, de préférence de 18-25 %. Les briques denses sont produites au départ d'alumine, de zirconium ou d'oxyde de zirconium à haute teneur. Elles ont une porosité de 10-25 %, de préférence de 12-20 %.
11 doit être entendu que la présente invention n'est en aucune facon limitée aux formes de réalisation ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.