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La présente invention se rapporte à un procédé et à des in- stallations pour la coulée continue de lingots dans une ou plusieurs lin- gotières reliées à la poche contenant la charge de métal liquide.
On connaît déjà des installations pour la coulée continue des métaux et plus particulièrement de l'acier, dans lesquelles une ou plusieurs lingotières sont reliées sans solution de continuité à la poche contenant le métal liquide, mais dans les Installations de ce genre, la liaison des lingotières à la poche constitue un problème qui n'avait pas été résolu jusqi'ici de façon satisfaisante.
D'autre part, il existe également de nombreux dispositifs de coulée continue dans lesquels la/ou les lingotières ne sont pas reliées à la poche de façon à en constituer le prolongement.
Une telle liaison est cependant de nature à procurer de nom- breux et très importants avantages pour autant qu'elle soit réalisée dans de bonnes conditions.
Les principaux de ces avantages sont dûs à la pression exercée par le métal liquide contenu dans la poche sur celui qui est en cours de solidification dans la lingotière.
Cette pression provoque un gonflement de la peau du lingot en formation qui a pour effet d'augmenter la surface de contact et de favoriser, par conséquent, le refroidissement dans une large mesure.
Cette pression compense, en outre, l'effort de traction opéré sur le lingot en éliminant les risques de criques.
Au surplus, en comprimant le lingot elle augmente sa compacité Grâce à la liaison des lingotières à la poche, l'écoulement du métal s'effectue à l'abri de toute oxydation et il ne peut donner lieu à aucun entrasnement de gaz. De plus, le métal parvient dans les lingotières sans éclabousser les parois et leur alimentation s'effectue sans aucune turbulence.
Cette particularité permet encore d'alimenter simultanément plusieurs lingotières sans devoir régler le débit du métal autrement qu'en faisant varier la vitesse linéaire de démoulage.
La grosse difficulté à vaincre pour réaliser la liaison des lingotières à la poche consistait à empêcher le métal liquide - et principalement l'acier - de se solidifier, tout au moins partiellement, dans les conduits réfractaires servant à établir cette liaison.
Lorsque l'acier pénètre dans la lingotire, il est soumis à un énergique refroidissement qui e- pour effet de le solidifier quasi instantanément sur une certaine épaisseur. Mais cette solidification instantanée ne se produit pas toujours exclusivement dans la lingotière. L'effet de la réfrigération se propage parfois également dans le conduit réfractaire pré- cédant la lingotière ce qui donne évidemment lieu à une rupture du lingot.
Jusqu'ici aucun moyen efficace n'avait été proposé en vue de résoudre cette difficulté. Dans certaines Installations comportant une ou plusieurs lingotières reliées à la poche sans solution de continuité, on a imaginé de chauffer électriquement les conduits réfractaires amenant le métal dans les lingotières, mais ce moyen s'est avéré insuffisant principalement lorsqu'il s'agissait d'acier.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et consiste essentiellement en ce que l'on prévoit un moyen par lequel le conduit réfractaire et en tout cas l'extrémité de ce conduit adjacente à la lingotière sont chauffés énergiquement et efficacement par un agent gazeux à une température telle que le métal ne puisse s'y solidifier, même sous une faible épaisseur.
La figure 1 annexée représente une coupe en élévation d'une demi-poche, d'un dispositif de liaison et d'une lingotière horizontale re-
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froidie conformes à l'invention, étant bien entendu que l'on peut prévoir plusieurs lingotières analogues reliées à la poche de la même manière.
Cette installation partiellement représentée par la figure 1 est du type horizontal mais l'invention peut tout aussi bien et même plus facilement s'appliquer à des Installations du type vertical ou à des installations dont la ou les lingotières seraient Inclinées.
La figure 2 représente une coupe en élévation d'une instalration partielle du type vertical.
L'installation représentée par la figure 1 se compose essentiellement d'une poche 1 contenant le métal à lingoter. Le fond de cette poche est pourvu d'orifices d-écoulement 2 en nombre égal à celui des lingotières.
Dans les Installations telles que représentées aux figures 1 et 2, les orifices d'écoulement sont obturés pendant le remplissage de la poche par des quenouilles du type habituellement en usage dans les aciéries
Dans la figure 1, les busettes qui constituent les orifices d' écoulement, débouchent dans un conduit réfractaire horizontal 3 constitué par un ou plusieurs manchons en matière de qualité appropriée,\! par exemple, silico-alumineuse, qui de préférence aura la propriété de ne pas être mouillée par leader liquide. Toujours à titre d'exemplep ces manchons pourraient avantageusement être moulés dans la matière vendue dans le commerce sous le nom d'almulit qui possède cette propriété.
Ce conduit se termine par un manchon 3a en graphite ou en toute autre matière réfractaire appropriée ayant une conductibilité calorifique élevée. Il est à noter que le graphite possède egalement la propriété de ne pas être mouillé par l'acier liquide Lensemble du conduit 3-3a ainsi constitué est enfermé dans une enveloppe métallique 4a-4b, en deux pièces, conçue de telle sorte que le conduit réfractaire puisse être mis à nu après l'opération dé lingotage, même dans le cas où 11 serait rempli de métal solidifié.
Pour réaliser cet objectif l'enveloppe 4a - 4b (figure 1) pourrait par exemple être construite de la façon suivante la pièce 4a formant le couvercle de l'enveloppe est fixée à la paroi latérale de la poche et constitue l'un des deux éléments de 1-'enveloppe, la pièce 4b étant l'autre élément. Cet élément 4b n'enveloppe que les faces latérales, postérieure et inférieure du conduit réfractaire. Les deux éléments 4a et 4b pourraient par exemple, être munis d'oreilles permettant de les assembler au moyen de boulons ou de goujons à clavette.
Après l'opération de lingotage et même dans le cas où le conduit3-3a serait rempli de métal solidifiée il serait toujours possible d'abaisser l'élément 4b et de mettre à nu ce métal solidifié en brisant le conduit réfractaire qui le contient.
Ainsi mis à nu le métal solidifié pourrait être découpé au chalumeau de façon à pouvoir dégager l'appareillage.
Cette enveloppe métallique 4a-4b est conformée de manière telle que lorsque les deux pièces qui la composent sont assemblées, elle comporte un renflement servant de logement à une pièce réfractaire 5 qui s'ajuste sur le manchon en graphite 3a à la manière d'une bague. Cette pièce 5, en matière réfractaire, comporte elle-même un évidement 6 dans lequel sont ménagées deux ouvertures diamétralement opposées et auxquelles correspondent deux autres ouvertures pratiquées dans l'enveloppe 4a - 4b. Par l'une de ces ouvertures, un gaz ou un mélange gazeux enflammé provenant d'un brûleur 7a, alimenté par une conduite 7, parviendra dans l'évidement ou chambre de combustion 6. L'ouverture 8 est un orifice d'échappement.
Le gaz ou le mélange gazeux injecté dans la chambre 6 devra
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être neutre ou réducteur de façon à ne pas oxyder le manchon en graphite 3a.
L'expérience a montré que l'acier ne se carbure pas au contact du graphite.
La lingotière 9 est entourée d'une enveloppe 10 pourvue de deux tuyauteries 11 et 12 servant respectivement à amener et à évacuer l'eau de refroidissement. A chacune de ses extrémités, l'enveloppe 10 comporte une chambre 13 et 14 de plus grande section, laquelle section est divisée sur une partie de sa longueur par des parois 19 et 20 qui peuvent constituer les prolongements de la paroi de l'enveloppe 10.
La chambre 14 par où l'eau de refroidissement est évacuée, n'est pas indispensable.
Les tuyauteries 11 et 12 débouchent dans la partie des chambres dont la section est réduite par ces parois 19 et 20.
Pour préparer l'installation en vue d'effectuer une opération, on procède de la manière connue :
On Introduit dans la lingotière 9, un lingot-tampon 15. L' extrémité de ce lingot qui se trouve dans la lingotière est munie d'une amorce 16 qui sera noyée dans l'acier qui parviendra en premier lieu dans la lingotière.
Il convient de noter que le canal réfractaire 3-3a pourrait être de section Inférieure à celle de la lingotière. L'autre extrémité de ce lingot-tampon 15 est engagée entre deux cylindres 17 et 18 tournant en sens inverses et servant à extraire le lingot-tampon et la billette continue entraînés par lui. A la sortie de la lingotière, la billette continue pourra être soumise à un refroidissement secondaire réalisé, par exemple, au moyen d'eau pulvérisée projetée directement sur elle, ou par tout autre moyen approprié. Cette billette sera sectionnée en tronçons de la longueur voulue, par un chalumeau, une cisaille ou une scie.
Avant de provoquer l'écoulement de l'acier dans le canal 3-3a et dans la lingotière refroidie, le brûleur aura été allumé pendant un laps de temps suffisamment long pour que le manchon en graphite 3a soit porté à une température telle que tout risque de solidification de l'acier dans ce manchon soit éliminé.
La température qui règnera dans la chambre 6 sera supérieure à celle du métal liquide de façon que l'échange de calories qui s'effectuera à travers la paroi du manchon en graphite dont la conductibilité thermique est très élevée, ait lieu dans le sens voulu.
Il faudra en d'autres termes,que le métal contenu dans le manchon 3a bénéficie d'un apport de calories provenant de la chambre de combustion 6.
Ce manchon en graphite sera évidemment dimensionné de façon à ce qu'il puisse supporter la pression ferrostatique maximum à laquelle il sera soumis quand il sera rempli d'acier.
Ce dispositif de chauffage du manchon 3a sera certainement d' une très grande efficacité.
D'autre part, la construction particulière de l'enveloppe entourant la lingotière offre la possibilité de réduire l'efficacité de la ré- frigération à l'entrée de la lingotière et de diminuer ainsi les risques de solidification de l'acier dans le manchon 3a.
En effet, la quantité de chaleur absorbée par l'eau de refroidissement est fonction de la vitesse à laquelle elle se déplace sur la paroi de la lingotière. On conçoit aisément que cette vitesse est assez réduite dans la partie de la chambre 13 ayant une forte section. Cette vitesse n' atteint son maximum que dans la section réduite de l'enveloppe 10. Dans la zone correspondant à la chambre 13, l'eau de refroidissement ne sert, en
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somme, qu'à préserver la lingotière de toute détérioration que pourrait lui causer la haute température du métal liquide.
En limitant de cette manière :l'effet de la réfrigération à l'entrée de la lingotière, on réduit déjà fortement les risques de solidification du métal liquide dans le manchon ré- fractaire 3a, risques qui disparaissent totalement, grâce au chauffage énergique et efficace de ce manchon.
La figure 2 représente., à titre d'exemple une application de l'invention à une installation du type vertical.,
Cette Installation, dont la figure 2 est une coupe en élévation se compose notamment d'une poche 1 contenant le métal à lingoter, d' une :lingotière 9 entourée d'une enveloppe 10 pourvue de deux tuyauteries 11 et 12 servant respectivement à amener et à évacuer l'eau de refroidissement et d'une paire de cylindres d'extraction 17 et 18. Tous ces organes sont identiques à ceux de l'installation du type horizontal partiellement représentée à la figure 1.
Dans l'installation verticale représentée à la figure 2, le conduit d'alimentation 3 est rectiligne; il pourrait être entièrement en graphite car la partie de ce conduit qui ne pourra être directement chauffée au gaz se maintiendra néanmoins à une température suffisante pour'que l'acier ne puisse s'y solidifier, grâce à la bonne conductibilité calorifl- que du graphite.
Ce conduit réfractaire 3 sera enfermé dans une enveloppe métallique constituée par les deux éléments séparés mais identiques 20 et 21 munis à leur partie supérieure d'une bride 22 ou 23 qui s'applique sur le fond de la poche 1 et y est attachée soit par des boulons, soit par des goujons à clavettesoit par tout autre moyen-approprié. Ces deux éléments 20 et 21 sont munis d'oreilles permettant de les assembler également au moyen de boulons ou de goujons à clavette., par exemple. Conçus de cette façon,!) ils peuvent être enlevés après l'opération de lingotage, même dans le cas où le conduit 2, serait rempli d'acier solide qui peut aussi être mis à nu en brisant le conduit réfractaire 3 et l'acier solide peut être sectionné au chalumeau ou par tout autre moyen afin de dégager l'appareillage.
Chacun des éléments 20 et 21 comporte un renflement devant servir de logement à une brique de forme 25 en matière réfractaire qui comporte ellemême un ou plusieurs évidements ou chambres de combustion 25a. Ces chambres sont pourvues d'orifices par où elles seront alimentées en gaz ou en mélange gazeux enflammé provenant de brûleurs 27a alimentés eux-mêmes par une conduite 27. Des orifices d'échappement 28, diamétralement opposés aux ouvertures d'admission correspondantes., sont également ménagés dans les briques 25 et dans l'élément 21 qui constitue la demi-enveloppe du conduit 3.
Pour effectuer une opération de lingotage au moyen de l'instal- lation telle que décrite ci-dessus., on procèdera suivant un mode opératoire identique à celui qui a été indiqué pour l'installation représentée à la figure 1.
REVENDICATIONS.
1/ Procédé pour la coulée continue de lingots dans lequel il est fait usage d'une ou de plusieurs lingotières verticales ou horizontales ou inclinéesreliées sans solution de continuité par l'intermédiaire d'un conduit réfractaire à la poche contenant le métal liquide., caractérisé en ce que l'on prévoit un moyen par lequel le conduit réfractaire et.. en tout casg l'extrémité de ce conduit adjacente à la lingotière sont chauffés énergiquement et efficacement par un agent gazeux à une température pouvant être supérieure à celle du métal liquide.