Procédé de conduite d'une opération de coulée de métal liquide.
La présente invention concerne un procédé de conduite d'une opération de coulée de métal liquide, en particulier d'acier en fusion.
Dans la description qui va suivre, il sera fait plus spécialement référence à la coulée continue de l'acier, car ce domaine offre un champ d'application particulièrement intéressant du procédé de l'invention. Il faut cependant souligner que l'invention n'est pas limitée au seul domaine de la coulée continue de l'acier; au contraire, son application peut être envisagée dans toute opération de coulée de métal liquide d'un premier récipient dans un second récipient, pour autant que le métal liquide contenu dans le premier récipient soit couvert d'une
<EMI ID=1.1> La coulée continue de l'acier est une opération, actuellement bien connue, qui consiste à couler de l'acier en fusion à partir de poches d'aciérie dans un panier répartiteur et, de ce panier, dans une ou plusieurs lingotières sans fond où se forment les produits continus.Les poches qui alimentent le panier répartiteur se succèdent de façon à maintenir un niveau d'acier sensiblement constant dans ce panier et à minimiser les fluctuations du débit d'acier coulé dans les lingotières.
On sait par ailleurs que l'acier en fusion contenu dans les poches d'aciérie est couvert d'une couche de scorie qui protège l'acier contre le risque d'oxydation par l'atmosphère et qui réduit les pertes thermiques.
L'écoulement de l'acier de la poche dans le panier répartiteur se fait habituellement par un orifice, éventuellement pourvu d'un embout tubulaire, ménagé dans le fond de la poche et dès lors inaccessible à l'observation directe. Il en résulte qu'il n'est pas possible de déterminer directement l'instant où tout l'acier s'est écoulé et où la scorie commence à pénétrer dans cet orifice. Il est cependant du plus grand intérêt de pouvoir déterminer cet instant avec une précision aussi grande que possible, car il convient d'empêcher, ou tout au moins de limiter, un passage de scorie dans le panier répartiteur. En effet, en raison des mouvements se produisant au sein de l'acier dans le panier répartiteur, des fragments de scorie peuvent être entraînés jusque dans la lingotière et provoquer des défauts
ou des percées du lingot coulé.
La détermination de l'instant de la fin de coulée de l'acier est encore rendue plus difficile et délicate dans les aciéries modernes, car le métal est coulé à travers un tube réfractaire dont une extrémité est fixée au fond de la poche et dont l'autre extrémité peut plonger dans le métal contenu dans le panier répartiteur.
Dans ce cas, la technique généralement utilisée pour détecter
le dit instant consiste à enlever périodiquement le tube réfractaire, par exemple en relevant la poche, et à vérifier, par observation visuelle, si une certaine quantité de scorie n'est pas entraînée dans le jet de coulée. Outre l'imprécision de la détermination de la fin de la coulée du métal, cette technique présente un risque sérieux d'oxydation du jet de métal par l' atmosphère.
Par ailleurs, il est pratiquement impossible, à l'heure actuelle, de détecter rapidement et avec certitude un risque ou un début d'obstruction de l'orifice ou du tube de coulée par de l'acier devenu pâteux par suite d'un éventuel refroidissement local par exemple.
La présente invention a précisément pour objet un procédé de conduite d'une opération de coulée de métal d'un premier récipient dans un second récipient, qui permette de remédier aux inconvénients ci-dessus rappelés.
Elle est basée sur la constatation faite par le demandeur selon laquelle l'entraînement de scorie par le métal donne lieu à une modification du son émis, par rapport à celui qui accompagne la coulée de métal seul. De même, le son émis est également modifié lorsque le métal devient pâteux, notamment par suite d'un refroidissement local, ou lorsque l'écoulement du métal est perturbé, voire interrompu par une obstruction partielle ou totale de l'orifice de coulée. Une telle obstruction peut notamment être provoquée par un dépôt d'inclusions ou par de l'acier partiellement refroidi qui se solidifie dans l'orifice et/ou
le tube.
Dès lors, un premier objet de la présente invention est un procédé permettant de détecter avec précision l'instant où l'écoulement du métal en fusion subit une perturbation, soit parce la viscosité du métal augmente par refroidissement, soit parce que le métal entraine une certaine quantité de la scorie présente dans le premier récipient.
Un autre objet de l'invention est un procédé permettant de détecter une obstruction partielle ou totale de l'orifice de coulée, ou éventuellement du tube. de coulée, du premier récipient.
Encore un autre objet de l'invention est un procédé de conduite de l'opération de coulée permettant d'empêcher ou au moins de limiter l'entraînement de scorie du premier récipient vers le second récipient.
A cet effet, le procédé qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on coule du métal liquide d'un premier récipient,. dans lequel le dit métal est couvert d'une couche de scorie, dans un second récipient, est essentiellement caractérisé en ce que l'on mesure, de préférence en continu, au moins une caractéristique du son émis pendant la coulée du dit métal du premier récipient dans le second, et en ce que l'on détecte le moment où la dite caractéristique subit une variation importante.
Par variation importante, il faut entendre, au sens de la présente invention, une variation entraînant le dépassement d'un écart prédéterminé par rapport à la valeur de la dite caractéristique correspondant à la coulée de métal seul.
Selon l'invention, on détermine cet écart, pour une installation donnée, en réalisant dans cette installation une coulée, dite coulée de référence, consistant à couler successivement, dans les conditions normales de coulée, le métal liquide et la scorie contenus dans le dit premier récipient, à mesurer la valeur de la dite caractéristique du son émis respectivement pendant la coulée du métal liquide et pendant la coulée de la scorie et à déterminer la différence entre les valeurs de la dite caractéristique du son mesurées pendant ces deux phases successives de coulée.
L'écart prédéterminé, à prendre en considération pour la conduite de la coulée selon l'invention, peut être choisi égal à
la totalité ou à une fraction de la dite différence mesurée au cours de la coulée de référence.
Par conditions normales de coulée,- il faut entendre les conditions, telles le débit de métal, sa température, la diamètre de l'orifice de coulée, utilisées normalement avec la dite installation.
Selon une mise en oeuvre intéressante du procédé de l'invention, on interrompt,de préférence automatiquement, l'opération de coulée lorsque la variation de la caractéristique du son mesurée atteint le dit écart prédéterminé.
De façon connue en soi, on interrompt l'opération de coulée en obturant l'orifice de coulée, par exemple au moyen de la quenouille ou de la fermeture à tiroir équipant notamment une poche de coulée d'acier.
Selon une modalité particulière du procédé de l'invention, on mesure la dite caractéristique du son émis pendant la coulée au moyen d'au moins un sonomètre disposé au voisinage de l'installation de coulée.
Selon une première variante de mise en oeuvre, on dispose le
dit sonomètre à proximité de la zone d'impact du jet de métal coulé dans le second récipient.
Selon une autre variante de mise en oeuvre, on dispose le dit sonomètre à proximité du premier récipient, par exemple en contact avec la paroi latérale ou le fond du dit premier récipient.
Selon encore une autre variante.de mise en oeuvre, on dispose
le dit sonomètre à proximité du second récipient, par exemple en contact avec la paroi latérale ou le fond du dit second récipient.
Bien entendu, il ne sortirait pas du cadre de la présente invention d'utiliser simultanément plusieurs sonomètres disposés en plusieurs des localisations qui viennent d'être indiquées.
Au sens de la présente invention, il faut entendre par le mot "son" toute vibration acoustique, audible ou non, émise pendant la coulée.
Ces vibrations sont caractérisées par leur fréquence et leur amplitude et ce sont ces caractéristiques, ou leurs variations qui, dans le procédé de l'invention, sont mesurées à l'aide de "sonomètres" appropriés.
Il en résulte que la présente invention permet de déceler toute perturbation de la coulée, telle que celles qui sont mentionnées plus haut, en détectant les variations de fréquence et/ou d'amplitude du son émis pendant cette opération de coulée.
Si on choisit de mesurer l'amplitude du son émis pendant la coulée, on sélectionne avantageusement, selon l'invention, au moins une bande de fréquences particulières, de manière à libérer la mesure de toute influence de grandeurs perturbatrices provenant de l'environnement dans lequel se trouve(nt) le(s) sonomètre(s).
De même, il faut considérer qu'il est également compris dans la présente invention de mesurer, par exemple au moyen d'un accéléromètre, la vibration mécanique qui engendre le son émis pen-
<EMI ID=2.1> L'invention s'applique de façon particulièrement intéressante
à la coulée continue de l'acier en fusion, depuis un premier récipient qui est une poche d'aciérie, dans un second récipient constitué par le panier répartiteur.
Elle peut cependant s'appliquer également à la coulée de l'acier de ce panier répartiteur dans la lingotière de coulée continue, ainsi qu'à la coulée d'acier d'une poche d'aciérie dans une lingotière classique, sans sortir du cadre du procédé défini par les revendications qui suivent.,/ Revendications
1. Procédé de conduite d'une opération de coulée de métal liquide, dans lequel on coule du métal liquide d'un premier récipient, dans lequel le dit métal est couvert d'une couche de scorie, dans un second récipient, caractérisé en ce que l'on mesure, de préférence en continu, au moins une caractéristique du son émis pendant la coulée du dit métal du premier récipient dans le second, et en ce que l'on'détecte le moment où la dite caractéristique subit une variation importante, par exemple supérieure à un écart prédéterminé par rapport à la valeur de la dite caractéristique correspondant à la coulée de métal seul.
Method for conducting a liquid metal casting operation.
The present invention relates to a method for carrying out a casting operation of liquid metal, in particular molten steel.
In the description which follows, reference will be made more particularly to the continuous casting of steel, since this field offers a particularly interesting field of application of the process of the invention. It should however be emphasized that the invention is not limited to the sole field of continuous casting of steel; on the contrary, its application can be envisaged in any operation of pouring liquid metal from a first container into a second container, provided that the liquid metal contained in the first container is covered with a
<EMI ID = 1.1> Continuous casting of steel is an operation, currently well known, which consists in casting molten steel from steelworks pockets in a distributor basket and, from this basket, in a or several bottomless ingot molds where continuous products are formed. The pockets which feed the distributor basket follow one another so as to maintain a substantially constant level of steel in this basket and to minimize fluctuations in the flow of steel poured into the ingot molds.
It is also known that the molten steel contained in the steelworks pockets is covered with a layer of slag which protects the steel against the risk of oxidation by the atmosphere and which reduces heat losses.
The flow of steel from the pocket into the distribution basket is usually made through an orifice, possibly provided with a tubular end-piece, formed in the bottom of the pocket and therefore inaccessible to direct observation. As a result, it is not possible to directly determine the instant when all the steel has flowed and when the slag begins to enter this orifice. It is however of the greatest interest to be able to determine this instant with as great a precision as possible, since it is advisable to prevent, or at least to limit, a passage of slag in the distributor basket. Indeed, due to the movements occurring within the steel in the distributor basket, slag fragments can be entrained into the ingot mold and cause defects
or breakthroughs of the cast ingot.
Determining the instant of the end of casting of steel is made even more difficult and delicate in modern steelworks, because the metal is poured through a refractory tube, one end of which is fixed to the bottom of the ladle and the l The other end can immerse in the metal contained in the distribution basket.
In this case, the technique generally used to detect
the said instant consists in periodically removing the refractory tube, for example by raising the ladle, and in verifying, by visual observation, whether a certain quantity of slag is not entrained in the casting jet. In addition to the inaccuracy of determining the end of the metal casting, this technique presents a serious risk of oxidation of the metal jet by the atmosphere.
Furthermore, it is practically impossible at the present time to detect quickly and with certainty a risk or an onset of obstruction of the orifice or of the pouring tube by steel which has become pasty as a result of a possible local cooling for example.
The present invention specifically relates to a method of conducting a metal casting operation from a first container into a second container, which overcomes the drawbacks mentioned above.
It is based on the observation made by the applicant that the slag entrainment by the metal gives rise to a modification of the sound emitted, compared to that which accompanies the casting of metal alone. Likewise, the sound emitted is also modified when the metal becomes pasty, in particular as a result of local cooling, or when the flow of the metal is disturbed, or even interrupted by a partial or total obstruction of the pouring orifice. Such an obstruction can in particular be caused by a deposit of inclusions or by partially cooled steel which solidifies in the orifice and / or
the tube.
Therefore, a first object of the present invention is a method for accurately detecting the instant when the flow of molten metal is disturbed, either because the viscosity of the metal increases upon cooling, or because the metal causes a certain amount of slag present in the first container.
Another object of the invention is a method for detecting a partial or total obstruction of the pouring orifice, or possibly of the tube. from the first container.
Yet another object of the invention is a method of conducting the casting operation making it possible to prevent or at least limit the entrainment of slag from the first container to the second container.
To this end, the process which is the subject of the present invention, in which liquid metal is poured from a first container. in which said metal is covered with a layer of slag, in a second container, is essentially characterized in that one measures, preferably continuously, at least one characteristic of the sound emitted during the casting of said metal from the first container in the second, and in that one detects the moment when said characteristic undergoes a significant variation.
By significant variation is meant, within the meaning of the present invention, a variation resulting in the exceeding of a predetermined deviation from the value of said characteristic corresponding to the casting of metal alone.
According to the invention, this difference is determined, for a given installation, by carrying out in this installation a casting, called reference casting, consisting in successively casting, under normal casting conditions, the liquid metal and the slag contained in said first container, to measure the value of the said characteristic of the sound emitted respectively during the casting of the liquid metal and during the casting of the slag and to determine the difference between the values of the said characteristic of the sound measured during these two successive phases of casting .
The predetermined difference, to be taken into consideration for the conduct of the casting according to the invention, can be chosen equal to
all or a fraction of said difference measured during the reference casting.
By normal casting conditions, - one must understand the conditions, such as the metal flow rate, its temperature, the diameter of the pouring orifice, normally used with said installation.
According to an advantageous implementation of the method of the invention, the casting operation is preferably stopped automatically when the variation in the characteristic of the sound measured reaches said predetermined difference.
In a manner known per se, the casting operation is interrupted by closing the pouring orifice, for example by means of the stopper or the drawer closure fitted in particular with a steel pouring ladle.
According to a particular method of the invention, the said characteristic of the sound emitted during casting is measured by means of at least one sound level meter placed in the vicinity of the casting installation.
According to a first implementation variant, the
says sound level meter near the impact zone of the metal jet poured into the second container.
According to another implementation variant, the said sound level meter is placed near the first container, for example in contact with the side wall or the bottom of the said first container.
According to yet another variant of implementation, there are
said sound level meter near the second container, for example in contact with the side wall or the bottom of said second container.
Of course, it would not be departing from the scope of the present invention to simultaneously use several sound level meters arranged in several of the locations which have just been indicated.
For the purposes of the present invention, the word "sound" should be understood to mean any acoustic vibration, audible or not, emitted during casting.
These vibrations are characterized by their frequency and their amplitude and it is these characteristics, or their variations which, in the method of the invention, are measured using appropriate "sound level meters".
As a result, the present invention makes it possible to detect any disturbance of the casting, such as those mentioned above, by detecting the variations in frequency and / or amplitude of the sound emitted during this casting operation.
If one chooses to measure the amplitude of the sound emitted during casting, one advantageously selects, according to the invention, at least one particular frequency band, so as to free the measurement from any influence of disturbing quantities coming from the environment in which is (are) the sound level meter (s).
Likewise, it should be considered that it is also included in the present invention to measure, for example by means of an accelerometer, the mechanical vibration which generates the sound emitted during
<EMI ID = 2.1> The invention is particularly interesting
to the continuous casting of molten steel, from a first container which is a steelworks pocket, into a second container constituted by the distributor basket.
However, it can also be applied to the casting of steel from this distribution basket into the continuous casting mold, as well as to the casting of steel from a steelworks ladle into a conventional mold, without going outside the framework. of the process defined by the claims which follow., / Claims
1. Method for conducting a liquid metal casting operation, in which liquid metal is poured from a first container, in which said metal is covered with a layer of slag, in a second container, characterized in that that one measures, preferably continuously, at least one characteristic of the sound emitted during the casting of said metal from the first container into the second, and in that one detects the moment when said characteristic undergoes a significant variation , for example greater than a predetermined deviation from the value of said characteristic corresponding to the casting of metal alone.