" Procédé et installation pour le balayage d'un bain de
métal fondu notamment d'acier dans une poche de coulée ou analogue munie d'un bouchon d'obturation " " Procédé et installation pour le balayage d'un bain de
métal fondu notamment d'acier dans une poche de coulée ou analogue munie d'un bouchon d'obturation ".
L'invention concerne un procédé et une installation pour le balayage d'un bain de métal fondu notamment d'acier dans une poche de coulée ou analogue, dont le fond comporte un orifice de coulée avec un bouchon de fermeture situé du côté intérieur de la poche,
le gaz de balayage par exemple de l'argon étant injecté dans le bain de métal fondu à travers le fond de la poche.
Il est connu de balayer des bains de métal fondu à l'aide d'un gaz injecté dans le bain de métal pour nettoyer le bain, pour l'homogénéiser et pour le mettre à une température aussi régulière que possible. Dans la fabrication de l'acier, on utilise généralement de l'argon comme gaz de balayage qui est injecté dans la poche de coulée de préférence à partir du fond de la poche. Les poches de coulée connues comportent à cet effet non seulement un orifice de coulée qui peut par exemple se fermer à l'aide d'un bouchon prévu sur une tige de commande mais également une conduite de gaz de balayage prévue au fond de la poche. Cette conduite se compose d'une pierre de balayage au gaz, poreuse,en forme de tronc de cône, entouréede tôle, et qui est
n logée dans une pierre percée prévue dans le fond de la poche et est maintenue de façon interchangeable par une liaison à baïonnette ou encore un jeu de balayage au gaz, complet. La pierre de balayage porte un tube fileté pour le raccordement de la conduite de gaz de balayage.
Le montage de pierre du type ci-dessus entraîne un coût non négligeable. En fonctionnement, la pierre est soumise à une usure très importante et ainsi après un certain nombre de coulées, il faut la remplacer. Il n'est pas fréquent que l'usure prématurée de la pierre réduise de façon gênante la durée d'utilisation de la poche. La pierre constitue une source inévitable de risques pour la rupture de l'acier. Lorsqu'en fonctionnement, une partie seulement du bain est soumise à un balayage au gaz, comme cela n'est pas rare en pratique, il faut utiliser des poches de coulée successives avec un dispositif de balayage intégré et des poches sans dispositif de balayage. Lorsque les poches de coulée munies d'un dispositif de balayage sont au repos, il faut soit les maintenir à la température, soit de nouveau les mettre à la température souhaitée, avant leur utilisation.
A l'utilisation, il n'est pas rare que selon les procédés de balayage actuels de type connu, on se trouve en présence d'incidents ou de temps d'entretien qui ont pour origine un dépôt de bain sur des pierres de balayage délavées. Ce n'est que lorsque ces dépôts désignés par "ours" sont de nouveau fondus que l'argon peut traverser la pierre et arriver dans le bain de métal en fusion. Au cas où cette fusion du dépôt ne s'effectue
pas, ce qui se produit de temps à autre, il n'est pas possible de balayer le bain contenu dans la poche de coulée.
La présente invention a pour but de
créer un procédé de balayage et une installation de balayage simples, permettant d'effectuer le balayage au gaz avec fourniture de gaz de balayage à travers le fond de la poche, de façon sûre, sans nécessiter les systèmes de balayage usuels à pierre de balayage poreuse ou autres dispositifs de balayage coûteux et fragiles dans les poches de coulée habituelles à dispositif de fermeture par bouchon.
Ce problème est résolu selon le procédé de l'invention caractérisé en ce que le gaz de balayage est envoyé à travers le bouchon qui se trouve en position de fermeture dans l'orifice de coulée.
De façon surprenante, on a constanté que dans les poches de coulée habituelles, dont la sortie de coulée se trouvant dans le fond de la poche et peut se fermer par un bouchon prévu sur une tige, il est possi ble sans difficulté d'injecter le gaz de balayage dans le bain, par en-dessous à travers l'orifice de coulée, lorsque le bouchon est en position de fermeture, position dans laquelle il obture l'orifice de sortie du bain de métal en fusion. Un bouchon d'obturation habituel est certes étanche au liquide mais non étanche au gaz, de sorte qu'il permet l'injection de gaz de nettoyage tout en assurant en même temps de façon certaine la fermeture de l'orifice de sortie pour le bain de métal en fusion.
Dans ce cas, dans le procédé selon l'invention, on peut travailler avec les pressions de gaz de balayage habituelles, qui se situent au-dessus du balayage sensiblement à 0,5 bar et qui , en fonction de l'augmentation
de la hauteur du bain de métal en fusion dans la poche, augmentent jusqu'à environ 3 bar. Le procédé de balayage selon l'invention fonctionne de façon sûre dans la mesure où la pierre de coulée et le bouchon prévu sur
la tige porte-bouchon sont remplacés de toute façon après chaque coulée, qu'il y ait eu ou non balayage.
Le procédé selon l'invention permet d'utiliser les poches de coulée habituelles avec dispo-sitif de fermeture à bouchon, au choix soit pour le fonctionnement avec gaz de balayage, soit sans alimentation en gaz de balayage. On supprime les systèmes à gaz de nettoyage habituels, si bien que l'on évite également
les inconvénients propres à ces systèmes. Pour le fonctionnement avec gaz de balayage, on peut utiliser sans modification les poches de coulée habituelles. Il suffit de prévoir l'alimentation en gaz de balayage dans la pierre de coulée prévue au fond de la poche et d'assurer l'étanchéité dans l'orifice de coulée, par rapport
au côté alimentation. Au cours de l'opération de balayage, le gaz de balayage (argon) monte dans la zone périphérique de la tige porte-bouchon, à l'intérieur du bain de métal en fusion et y forme le dôme de balayage
au centre duquel se trouve la tige porte-bouchon. On éloigne ainsi les scories de la matière réfractaire constituant la tige porte-bouchon, si bien que dans ce cas également, il n'y a pas de lavage. Après le balayage, on enlève de nouveau le dispositif de balayage de l'orifice de coulée. Ce dispositif peut s'utiliser un nombre quelconque de fois.
On obtient une mise en oeuvre particulièrement simple et intéressante du procédé si pour effectuer l'opération de balayage, on introduit une
lance de balayage en même temps qu'un joint périphérique, par le bas dans le canal de coulée de la pierre de coulée prévue dans le fond de la poche, et si à l'intérieur du canal de coulée, on assure l'étanchéité à
l'aide du joint périphérique. Dans ce cas, le joint périphérique peut en même temps fixer la lance de balayage dans le canal de coulée de la pierre de coulée de façon à ne pas nécessiter de dispositif de raccordement ou de dispositif de fixation supplémentaire. A la fin
de l'opération de balayage, on extrait de nouveau la lance de balayage et le joint périphérique hors du canal de coulée de la pierre. Lors du raccordement de la lance de balayage, il est intéressant d'introduire celle-ci jusqu'au voisinage du bouchon qui se trouve sur la surface de siège de la pierre de coulée ou jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre celui-ci dans
le canal de coulée de la pierre de coulée ; l'étanchéité du canal de coulée se fait ainsi avantageusement au voisinage de l'extrémité de la lance de balayage, qui se trouve à l'intérieur et qui correspond à la sortie du gaz de balayage.
Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est particulièrement avantageux d'utiliser une lance qui peut s'introduire dans le canal de coulée de la pierre de coulée prévue dans le fond de la poche, lance qui est munie d'un joint périphérique assurant la fermeture du canal de coulée de la pierre de coulée, et qui se trouve avantageusement au voisinage de l'extrémité de la lance de balayage correspondant à la sortie du gaz de balayage et est de préférence en un matériau élastique comme par exemple du caoutchouc ou analogue.
Il est particulièrement intéressant d'avoir un montage dans lequel on utilise pour assurer l'étanchéité périphérique, un joint en forme de douille ou analogue qui entoure la lance de balayage et qui se déforme radialement par effet de compression, ce qui bloque la lance de balayage dans la pierre de coulée et assure en même temps l'étanchéité par rapport à l'extérieur. Le joint en forme de douille ou analogue s'appuie avantageusement contre une butée fixe de la lance de balayage ; de cette façon, on la comprime ou la déforme radialement à l'aide d'un organe de poussée mobile dans la direction longitudinale de la lance, organe qui se compose de préférence d'un tube de serrage entourant la lance tubulaire.
Il est intéressante de réaliser le montage de façon que la lance de balayage comporte une partie filetée à son extrémité sortant du canal de coulée de la pierre de coulée, et dont le filetage coopère avec un organe de serrage à main, qui permet de commander le tube de serrage pour faire ou défaire l'étanchéité périphérique dans la direction longitudinale de la lance de balayage.
Dans le dispositif de balayage selon l'invention, la seule pièce d'usure est le joint cidessus qui, comme on le constate, peut s'utiliser pour
au moins 30 opérations de balayage. Le joint est une pièce interchangeable bon marché.
L'invention sera décrite ci-après en détail à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel représenté dans les dessins, dans lesquels :
- la figure 1 est une coupe verticale d'une poche de coulée connue, avec une sortie de coulée et un dispositif de balayage selon l'invention.
- la figure 2 est également une coupe verticale à échelle agrandie de la sortie de coulée de la poche de coulée et du dispositif de balayage selon l'invention.
Selon les dessins, la poche de coulée 1 munie d'un revêtement réfractaire 2 est de type habituel. La poche comporte dans son fond 3 une sortie de coulée 4 avec un bouchon de fermeture. La sortie de coulée 4 est constituée par une pierre de coulée 5 en un matériau réfractaire, qui est logée dans une pierre percée 6 à perçages coniques. La pierre à trous 6 est également en un matériau réfractaire ; cette pierre se trouve dans le revêtement maçonné, réfractaire du fond de la poche. La pierre de coulée 5 présente une pièce de col 7 à diamètre décalé qui traverse une ouverture du fond 3 de la poche. La fixation de la pierre de coulée 5 se fait à l'aide d'un dispositif de fixation 8 avec un montage de type baïonnette ou analogue.
La pierre de coulée 5 comporte un canal de coupée 9, vertical, traversant, qui débouche à l'intérieur de la poche dans une cavité conique plate de la surface de tête de la pierre de coulée et forme le siège d'un bouchon 11 en un matériau thermoréfractaire qui ferme l'orifice de coulée. Le bouchon 11 est fixé à l'extrémité inférieure d'une tige porte-bouchon 12. Cette tige est constituée par une tige en acier 13 munie d'un revêtement
14 réfractaire. La tige porte-bouchon 12 sort par le
haut de la poche de coulée 1 et est reliée de façon connue à une tringlerie à levier (non représentée) à l'aide de laquelle on peut soulever la tige 12 pour ouvrir l'orifice de coulée ; pour fermer l'orifice de coulée, on l'abaisse avec le bouchon 11 sur le siège 10 de la pierre de coulée 5.
Le mode de réalisation de la poche de coulée 1 et de son orifice de coulée 4 avec la tige portebouchon 12 est de type habituel et ne nécessite pas de description détaillée.
Pour balayer le bain de métal fondu qui se trouve dans la poche de coulée 1, par exemple de l'acier, avec un gaz et notamment de l'argon, on, introduit un dispositif de balayage 15, par le bas dans le canal de coulée 9 de la pierre de coulée 5. Comme le montre notamment la figure 2, le dispositif de balayage
15 se compose d'une lance de balayage 16 de forme tubulaire, dont la longueur est sensiblement plus grande que la longueur du canal de coulée 9 de la pierre de coulée
5. La lance de balayage 16 comporte au voisinage d'une extrémité, plusieurs perçages latéraux 17 pour la sortie du gaz de balayage. A l'autre extrémité, la lance est munie d'un raccord 18 auquel est reliée une conduite d'alimentation de gaz de balayage par exemple un tuyau
à l'aide d'un accouplement rapide. La lance de balayage 16 comporte au voisinage des perçages 17, un joint périphérique en forme de manchon 19 en un matériau élastique tel que par exemple du caoutchouc ou analogue, qui s'appuie par l'intermédiaire d'une bague d'appui 20 contre une butée 21 fixe de la lance de balayage, butée en forme d'anneau de butée. Le joint en forme de manchon 19 entoure la lance tubulaire 16 ; ce joint est déformable radialement par l'intermédiaire d'un organe de compression mobile dans la direction longitudinale de la lance
16 ; cet organe est déformable radialement par l'intermédiaire d'un organe de compression constitué par un tube
de serrage 22, mobile dans la direction longitudinale de la lance 16. Le tube de serrage 22 agit sur le joint en forme de manchon 19 par l'intermédiaire d'une rondelle
de compression 23, annulaire. La lance de balayage 16 comporte une section filetée 24 à son extrémité en saillie par rapport au canal de coulée 9 ; un écrou 25 est vissé sur la section filetée ; cet écrou est muni d'une poignée ou d'un volant 26. En faisant tourner l'écrou 25, on déplace le tube de serrage 22 par rapport à la lance tubulaire 16, dans la direction longitudinale. Une poignée de maintien 27 est fixée à l'extrémité extérieure
de la lance, par exemple sur le raccord 18.
Pour effectuer une opération de balayage, on introduit le dispositif de balayage 15 décrit ci-dessus, par le bas dans le canal de coulée 9 de la pierre de coulée 5 jusqu'à ce que la lance vienne en butée contre le bouchon 11. Les perçages 17 se trouvent ainsi directement sous le bouchon 11 qui s'appuie sur le siège 10 de la pierre de coulée 5 sensiblement suivant un contact linéaire et ferme le canal de coulée 9 pour éviter l'écoulement du bain. Le joint périphérique formé par
le manchon 19 se trouve également au voisinage de l'extrémité intérieure du canal de coulée 9 c'est-à- dire
à faible distance derrière les perçages 17 de la lance de balayage 16. En faisant tourner le volant 26 ou analogue, on déplace le tube de serrage 22 par rapport à la lance de balayage 16 en direction du joint d'étanchéité
19. On bloque en rotation la lance 16 à l'aide de la poignée 27. En déplaçant le tube de serrage 22, on comprime le manchon élastique 19 constituant le joint ; celui-ci se déforme radialement et s'applique contre la paroi intérieure du canal de coulée 9. De cette façon, on maintient l'ensemble de l'installation de balayage
15 dans la position de balayage à l'intérieur de la pierre 5 comme cela est représenté à la figure 2 et en même temps on assure l'étanchéité du canal de coulée 9 dans la pierre de coulée, si bien que le gaz de balayage ne peut s'échapper vers le bas à travers le canal de coulée. La conduite d'alimentation de gaz de balayage se raccorde à l'aide de l'accouplement rapide sur le raccord 18.
En ouvrant une vanne, on laisse passer le gaz de balayage à travers la lance tubulaire 16 jusqu'au bouchon 11. Le gaz de balayage sort par les perçages radiaux 17 directement en-dessous du bouchon 11 au niveau de l'orifice du canal de coulée 9 et s'échappe ainsi dans la direction des flèches en passant sur le bouchon 11 en position de fermeture, pour arriver dans la poche de coulée 1.
On a constaté que les joints à bouchon habituels permettent certes d'assurer l'étanchéité de la sortie de coulée de la poche pour les bains de métal fondu qui s'y trouvent mais que ces joints ne sont pas étanches au gaz, si bien que le gaz de balayage peut arriver dans le bain en passant sur le bouchon 11 qui se trouve en position de fermeture, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des pressions de gaz qui y sont supérieures aux pressions de gaz, habituelles lorsqu'on utilise des pierres de balayage, poreuses. Pendant l'opération de balayage, on maintient le dispositif de balayage 15 dans sa position par le manchon d'étanchéité
19 qui est appliqué fortement contre la paroi intérieure du canal de coulée 9.
Il est avantageux pour effectuer l'opération de balayage, que le joint périphérique formé par le manchon d'étanchéité 19 se trouve aussi près que possible de l'extrémité intérieure de la lance de balayage 16.
Après une opération de balayage, on desserre le manchon d'étanchéité 19 en tournant le volant ou la poignée 26 en sens opposé. L'ensemble du dispositif de balayage 15 peut ainsi s'extraire par le bas hors du canal de coulée 9 de la pierre 5.
L'installation de balayage 15 décrite ci-dessus peut s'utiliser sur toutes les poches de coulée habituelles, dont le fond comporte une sortie de coulée fermée du côté intérieur de la poche de coulée par un bouchon 11 en un matériau réfractaire. Pour effectuer le balayage avec du gaz, il n'est pas nécessaire d'avoir des dispositifs particuliers sur la poche de coulée. Il est clair que le dispositif de balayage au gaz selon l'invention peut s'utiliser sur tous les récipients contenant des bains ou analogues, ayant une sortie de coulée dans le fond et une fermeture par un bouchon.
REVENDICATIONS
1[deg.]) Procédé pour balayer au gaz un bain de métal fondu notamment un bain d'acier dans une poche de coulée ou analogue dont le fond comporte un orifice de coulée qui est fermé de façon étanche du côté intérieur de la poche par un bouchon de fermeture, le gaz
de balayage tel que par exemple de l'argon étant injecté dans le bain de métal en fusion à travers le fond de la poche, procédé caractérisé en ce qu'on injecte le gaz
de balayage à travers l'orifice de coulée (4), le bouchon (11) étant en position de fermeture.