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Dispositif de figement rationnel de la tête des lingots d'acier non calmé.
Il y a une relation étroite entre la formation de la tête d'un lingot d'acier non calmé (c'est-à-dire d'un acier éliminant des gaz pendant son figement en lingotière et présen- tant une turbulence plus ou moins grande) et la structure inter- ne ou contexture du lingot.
On peut avoir intérêt suivant la qualité de l'acier non calmé, à obtenir une tête plate, concave ou convexe ou en- core présentant des protubérances ou proéminences.
Il arrive par exemple que lorsqu'on coule des lingots d'acier dit effervescent ou noncalmé, les gaz s'échappent a la surface des lingots en entraînant le métal au-dessus du ni- veau de la coulée et en provoquant au-dessus de ce niveau la formation d'une excroissance métallique spongieuse dénommée "chou-fleur" en terme de métier. Ce "chou-fleur" atteint par- fois des dimensions notables et donne lieu à une perte par chu- tage de tête assez importante; de plus, il complique le démou- lage du lingot.
On a cherché à éviter la formation du "chou-fleur" en recouvrant le métal dans la lingotière d'une simple plaque métallique, mais si l'on parvient ainsi à obtenir une tete plate, les gaz restent emprisonnés dans le métal particulière- ment au sommet du lingot, où ils forment des poches creuses, ce qui conduit encore à une perte importante du lingot par chutage de tête. Il arrive même que les gaz emprisonnés font sauter la
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croûte soliae qui s'est formée sous la plaque et font jaillir très haut la. partie centrale encore liquide du lingot, ce qui constitue un danger grave pour le personnel et rend le lingot en grande partie inutilisable.
Le but de la présente invention est de dom.er à la tête du lingot la forme que l'on désire et de faciliter l'évacuation des gaz du lingot aussi longtemps que possible jusqu' au complet du lingot tout en maintenant dans des limites étroites (ou même dans des limites exactement déterminées) l'expansion du métal, ce qui évite la formation des soufflures de grandes dimensions et diminue le nombre des soufflures qui se seraient inévitablement formées surtout à la partie supérieure du lingot. Le chutage de tête est de ce fait considérablement réduit.
A cet effet le dispositif suivant la présente invention est remarquable notamment en ce qu'une pièce obturatrice percée d'orifices destinée à être appliquée sur la surface du lingot permet aux gaz du lingot de s'échapper tout en freinant l'entraînement du métal par ces gaz, et cette pièce est associée à une substance désoxydante ou calmante ayant pour effet de faire redescendre le métal qui aurait tendance à s'élever.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit.
Aux dessins annexés sont représentées, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement la partie supérieure d'une lingotière pourvue d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 2 représente schématiquement une variante de ce dispositif.
Les figures 3 et 4 représentent respectivement en o oupe verticale et en plan une forme de réalisation pratique du dispositif.
Les figures 5 et 6 représentent respectivement en coupe verticale et en plar. une autre forme de réalisation du dispositif.
La figure 7 est une coupe verticale d'une variante des figures b et 6.
Les figures 8 et 9 représentent respectivement en coupe verticale et en plan un dispositif suivant l'invention comportant des cheminées multiples d'évacuation des gaz.
Comme le montre la figure 1, on couvre le métal en fusion 1 contenu dans la lingotière d'une pièce résistante 3 percée d'orifices 4. Cette pièce 3 a pour but, comme les plaques ci-dessus mentionnées et précédemment eruployées, d'éviter la formation du "chou-fleur", mais les orifices 4 dont elle est percée permettent aux gaz du lingot non calmé de s'échapper, au lieu de rester occlus dans la partie supérieure du lingot.
Ces gaz en s'échappant tendent néanmoins à entraîner avec eux le métal, de sorte que celui-ci pourrait obstruer les orifices 4 après un certain temps, et empêcher ainsi l'évacuation ultérieu- @
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re des gaz restant encore dans le lingot. Pour obvier à cet in- convénient, on associe à la pièce 3 une substance calmante ou désoxydante, telle que l'aluminium, le silicium, le calcium, le titane, le bore, etc., sous forme de ferro-alliages, de poudres, de fil en spirale ou non, de tubes, d'agglomérés ou de blocs coulés, de copeaux, de grenailles, etc.
On sait par exemple que quelques grammes d'aluminium jetés sur un lingot d'acier de plu- sieurs tonnes peut faire baisser le niveau du métal en fusion d'unehauteur relativement grande. Il faut cependant faire cette addition avec modération, car sinon les gaz réapparaîtraient plus tard lorsque le métal serait plus visqueux. Pour que l'ac- tion de ces substances désoxydantes ou calmantes ne se fasse qu'au fur et à mesure de la montée du métal, ces dites substan- ces sont disposées dans la pièce 3 de manière qu'elles n'inter- viennent que progressivement. Ainsi, à la figure 1, on a supposé que dans les orifices 4 de la pièce 3, on a disposé un fil d'a- luminium 5, ce fil pouvant être droit ou en spirale.
Lorsque le métal tendra à monter dans les orifices, il rencontrera la portion inférieure des fils 5 et sera refoulé vers le bas sui- vant la propriété connue rappelée ci-dessus. Lors d'un nouvel entraînement du métal par les gaz,, une nouvelle portion des fils entrera en action et ainsi de suite jusqu'à ce que le mé- tal soit figé. L'action de la substance calmante est ainsi en quelque sorte automatique : elle n'intervient qu'en temps oppor- tun lorsque l'acier s'élève dans les orifices 4 et en quantité juste.suffisante pour faire redescendre cet acier et maintenir libres les orifices 4 d'évacuation des gaz.
De plus, ce calmant donne lieu à des réactions exothermiques qui tendent à maintenir la surface du métal liquide, de façon à éviter toute obstruotion; lorsque le métal en fusion s'introduit dans les orifices 4, il est repoussé par le calmant 5 ou maintenu liquide dans ces ori- fices sans que le dégagement des gaz soit arrêté.
On peut aussi associer à la pièce 3 des matières sus- ceptibles soit de produire des réactions exothermiques mainte- nant à leur contact le métal à l'état liquide, soit de donner naissance à des scories épurantes, par exemple sous forme dtun enduit 6, comme le montre la figure 1, cet enduit pouvant contenir par exemple des poudres métalliques gâchées a l'eau ou dans une solution de silicates alcalins ou autres silicates, ou dans du goudron,, de la dextrine, etc..
Le silicate alcalin contribue à l'épuration du lingot par la présence du SiO2 formé par la dissociation du silicate ; les oxydes ou sulfures, tels que MnO, FeO, MnS qui s'élèvent dans le lingot en cours de fige- ment se combinent ou se coalescent à SiO2 pour former une nou- velle scorie dont la vitesse d'ascension s'accroît considérable- ment et qui vient surnager.
La figure 2 représente un dispositif analogue à celui de la figure 1, mais dans ce cas la pièce 3 percée dbrifioes 4 présente un logement 7 dans lequel on dispose une matière ca- lorifuge et/ou scorifiable 8 afin de retarder le refroidisse- ment et le figement de la zone centrale du lingot. Cette matiè- re calorifuge 8 est elle-même percée d'un ou plusieurs orifices 9 pour permettre l'échappement des gaz. Cette matière calori- fuge pourra 'être avantageusement formée d'une bourre composée de fibres animales, végétales ou minérales tressées, torsadées ou enchevêtrées de façon quelconque. On pourra employer par exem- ple des fibres ou copeaux de bois, de la paille de céréales, de la laine de bois, de l'amiante, du mica, etc.
La pièce 3 elle-même par contre sera de préférence en matière bonne conduc- trice de la chaleur, par exemple en acier ou en fonte,' de façon que la partie de cette pièce en contact avec la surface du lin- @
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got autour de la zone centrale active par conductibilité le refroidissement de la zone extérieure de la surface du lingot; le sac que constitue en quelque sorte le métal figé tend ainsi a a,voir un profil qui s'infléchit vers la zone centrale et qui guide les gaz vers cette zone centrale et par suite à travers les orifices 9 et 4 de la bourre 8 et de la pièce 5.
Comme dans le cas de la figure 1, des fils, tubes ou autres pièces en aluminium 5 ou autre matière calmante sont disposés dans les orifices 9 et 4 et jouent le m'élue rôle que dans le cas de la figure 1. On obtiendrait un effet analogue en incorporant la matière désoxydante ou calmante à la bourre, par exemple en répartissant sur la bourre de la poudre d'aluminium au moyen d'un agglutinant. On pourrait d'ailleurs adopter à la fois les deux modes d'utilisation de la substance calmante. La bourre 8 peut être en outre imprégnée ae matières donnant lieu des réactions exothermiques ou a la formation de scories éjpurantes, telles que des silicates, ayant le même effet que celui qui a été exposé ci propos de la figure 1.
Ainsi, on peut délayer par exemple 1 partie en poids de poudre d'aluminium tràs fine dans 3 parties de silicate de sodium à 40 Bé; on obtient un liquide visqueux d'aspect argenté dont on imbibe la bourre ; oncomprime ensuite cette bourre et on la sèche à l'air. On peut se passer de l'im- prégnation par un silicate lorsque la matière utilisée comme bourre remplit d'elle-même les conditions nécessaires, ce qui est le cas de l'amiante (silicate de Ca et de Le,) ou du mica (silico-aluminates de K, Fe et Mg).
vans cette forme de réalisation de la figure 2, la bourre et la substance calmante constituée par les fils ou imprégnant la bourre s'usent progressivement au fur et à mesure de la montée de l'acier, de sorte que l'acier entraîné par les gaz finit par occuper le logement 7, dans lequel se rassemblent aussi les impuretés et les faz qui n'ont pas pu être éliminés.
On parvient ainsi à donner 1 la tête du lingot la forme que l'on désire en rassemblant dans un volume minimum les gaz et les impuretés, ce qui réduit les pertes par chutage de tête du lingot.
Dans les figures 1 et 2, on a supposé que la face inférieure de la pièce 3 était plane de manière à obtenir une faoe plate au sommet du lingot. On pourrait aussi donner à cette face de la pièce 3 une forme concave ou convexe d'après les tendances de l'acier à se figer suivant l'un ou l'autre de ces contours.
Les figures 3 et 4 représentent une forme d'exécution pratique du dispositif de la figure 2. On y retrouve sur le métal en fusion 1 contenu dans la lingotière 2 une pièce en fonte ou en acier 3 présentant un logement 7 dans lequel se trouve une bourre 8, par exemple de la fibre de bois, de la sciure, du charbon de bois ou autre matière analogue. On a incorporé à cette bourre, comme on l'a expliqué ci-dessus, du silicate de sodium et de la poudre d'aluminium, du ferro-silicium ou un autre désoxydant ou calmant. La bourre 8 est fixée dans le logement 7 par un mastic ou ciment 10. La bourre 8 est percée d'un trou central 11 et d'autres trous 12 permettant aux gaz du lingot de s'échapper. La pièce @ est percée de trous 13 pour que les gaz puissent s'échapper aussi longtemps que l'acier n'est pas figé sous cette pièce.
Un étrier ou une anse 14 fixé dans la pièce 3 permet de manipuler celle-ci. On pourrait aussi enchâsser dans le trou central 11 un tube en aluminium ou autre calmant ou y suspendre un fil de cette matière.
Dans la forme d'exécution des figures 5 et 6, la
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pièce 3 a la forme d'une cuvette tronconique renversée dont le rebord 15 vient s'appliquer sur la surface du lingot autour de la zone centrale. La bourre 8 imprégnée ou non qui garnit cette cuvette est percée d'un trou central 16 communiquant avec un trou 17 formé dans le fond de la cuvette. Un fil d'aluminium en spirale 5 ou un tube en aluminium est disposé dans ces trous 16 - 17. D'autres trous 18 peuvent être ménagés dans la bourre pour conduire les gaz vers des trous d'échappement 19 de la cuvette.
Lorsque la bourre a été complètement consommée, la tête du lingot se moule dans le logement formé par la cuvette 3, et c'est dans ce logement que sont rassemblés les scories et les gaz qui sont restés emprisonnés dans le métal, tandis que le lingot proprement dit situé sous la cuvette 3 est pratiquement sain.
La figure 7 montre une autre variante assez analogue à celle des figures 5 et 6. La lingotière 2, a, dans ce cas, la forme d'une bouteille et le dispositif suivant l'invention au lieu de reposer sur le lingot comme dans les exemples précédents, est fixé sur le bord supérieur de la lingotière de façon étanche au moyen de barres 20 s'engageant, d'une part, contre le rebord 15 de la cuvette et, d'autre part, dans des étriers 21 ancrés dans la lingotière 2. La moitié droite de la figure 7 représente le dispositif au moment où on l'applique sur le lingot ; moitié gauche de cette figure représente le dispositif après usure de la bourre, les soufflures et impuretés s'étant rassemblées dans la portion de métal contenue dans la cuvette 3.
Enfin, les figures 8 et 9 représentent un dispositif à cheminées multiples, c'est-à-dire un dispositif formé d'une cuvette renversée 3 comportant plusieurs logements ou cheminées 22 (au nombre de quatre dans l'exemple représenté), chacun de ces logements contenant de la bourre 8 imprégnée ou non de sili- cate alcalin et/ou de substance calmante, un conduit 23 étant ménagé dans la bourre de chaque logement ou cheminée pour que les gaz soient évacués vers les orifices d'échappement 24 percés dans la cuvette. Un fil 25 ou un tube en aluminium ou autre sub- stance calmante est disposé dans chaque conduit 23 pour s'opposer à l'entraînement du métal par les gaz.
La moitié droite de la figure 8 représente le dispositif au moment où on l'appli- que sur le lingot ; lamoitié gauche représente le dispositif après figement du lingot. 'Il peut y avoir intérêt à adopter cette dernière forme de réalisation pour des lingots à grande section.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux formes d'exécution décrites ci-dessus et représentées, et on peut y apporter des modifications sans s'écarter du domaine de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de figement rationnel de la tête des lingots d'acier effervescent ou non calmé, caractérisé en ce qu'on guide le dégagement gazeux de manière à créer, sur la tê- te du lingot effervescent, une excroissance en forme de cône de volume approprié, da,ns laquelle viennent se loger les gaz et impuretés en fin de figement.