EP0088701A1 - Procédé et installation de coulée d'un métal non ferreux à l'état liquide - Google Patents

Procédé et installation de coulée d'un métal non ferreux à l'état liquide Download PDF

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EP0088701A1
EP0088701A1 EP83400479A EP83400479A EP0088701A1 EP 0088701 A1 EP0088701 A1 EP 0088701A1 EP 83400479 A EP83400479 A EP 83400479A EP 83400479 A EP83400479 A EP 83400479A EP 0088701 A1 EP0088701 A1 EP 0088701A1
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EP
European Patent Office
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isolation
casting
metal
inert gas
zone
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EP83400479A
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German (de)
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EP0088701B1 (fr
Inventor
Jean Francis Rimbert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noranda Inc
Original Assignee
Noranda Inc
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Noranda Inc, Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Noranda Inc
Publication of EP0088701A1 publication Critical patent/EP0088701A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D5/00—Machines or plants for pig or like casting
    • B22D5/04—Machines or plants for pig or like casting with endless casting conveyors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/003—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using inert gases

Definitions

  • the subject of the invention is a method and an installation for casting in the form of a free jet of a non-ferrous metal capable of presenting the problem of the formation of a solid metal foam at the foot of the casting jet. It applies more particularly to the casting of zinc in an ingot mold.
  • This problem of the protection of the casting jet arises in a particular way during the casting of non-ferrous metals capable of causing the formation of a solid metallic foam at the foot of the casting jet, and more especially during the casting of zinc in an ingot mold.
  • the subject of the present invention is a method of casting a non-ferrous metal in the liquid state, which makes it possible to avoid the formation of solid metallic foam, in falling casting installations of the usual type.
  • the method of casting in the form of a free jet of a non-ferrous metal, in particular zinc, from a reserve of said liquid metal to a receptacle for receiving said metal in accordance with the invention is characterized in that at least one covers a receptacle by an isolation wall so as to form an isolation zone with respect to the atmosphere, said isolation zone is inerted beforehand by introduction into said zone of an inert gas liquefied at a rate such as l atmosphere in the internal cavity of said receiving container has an oxygen content of less than 1%, and preferably less than 0.1%, said receiving container provided with the insulating wall is placed just below the liquid metal reserve , a direct passage is established between said reserve and the receiving container so that the liquid metal pouring jet crosses its entire height over the isolation zone, while maintaining the injection of liquefied inert gas in the upper part of said isolation zone ment at a flow rate such that the atmosphere in the vicinity of the jet of liquid metal has an oxygen content lower than the above values.
  • a set of ingot molds is made to pass, arranged transversely side by side, under said reserve of liquid metal, and each of the ingot molds is inerted beforehand before passing under the jet of liquid metal.
  • at least two adjacent molds of said set are covered by the isolation wall.
  • the creation of the isolation zone with respect to the atmosphere and the introduction into this zone of a liquefied inert gas prevents any oxidation of the liquid metal, and therefore the formation of solid metallic foam. Indeed, there is no stabilization or solidification of the bubbles formed which therefore remain liquid and are eliminated in the metal bath. Thus, thanks to the process of the invention, any loss of metal is avoided during casting and ingots free of foam are obtained at the end of the process.
  • a zinc casting installation comprises a metal distribution tank (1) in the shape of a rectangular parallelepiped, comprising a bottom (2) and four side walls (3a, 3b) and (4a, 4b) .
  • the bottom (2) of the tank (1) has a slot (5).
  • Metal ingot molds L placed transversely side by side and integral with two endless transmission chains (8) by means of pivot axes (16), travel in the direction of the arrow F under the distribution bin (1) and successively take the positions (... 7A, 7B, 7C, 7D, ).
  • These ingot molds L are trough-shaped with a rectangular bottom (9) and four side walls (10a, 10b) and (11a, llb) slightly inclined.
  • a metal cover (12), in the shape of a rectangular parallelepiped has a horizontal upper plate (13) and four vertical side walls (14a, 14b) and (15a, 15b).
  • the upper plate (13) is pierced with a rectangular opening having the dimensions just necessary to fit therein the lower part of the distribution tank (1).
  • the cover plate (13) (12) is fixed by means of four metal connection plates (18) using bolts (19) to the walls (3a, 3b) and (4a, 4b) of the distribution tank (1).
  • the cover (12) completely overhangs the two ingot molds (7B) and (7C), and its side walls (14a, 14b) and (15a, 15b) arrive just flush with the upper edges of these ingot molds. More precisely, the lower edge (20) of the walls (14a, 14b) stops just above the upper edges (21) of the walls (10a, 10b) of the molds (7B) and (7C) and the edge lower (22) of the walls (15a, 15b) stops just above the upper edges (28) of the walls (11a, 11b) of the molds (7B) and (7C).
  • the cover (12) forms a quasi-hermetic protective cover for the internal cavity of the molds (7B) and (7C) while not preventing them from scrolling.
  • a ramp (23) for supplying and distributing a liquefied inert gas is fixed under the upper plate (13) in parallel. to the wall (14a), in the upstream part of the cover (12) relative to the direction of movement F of the molds L.
  • This ramp (23) is of the conventional phase separator type, comprising a degassing slot (29) at its upper part and provided, at its lower part and at regular intervals, with injection nozzles (24) of liquid inert gas oriented downwards.
  • the ramp (23) is connected to a tank of liquefied inert gas (25) via a conduit (26) and a dip tube (27).
  • the supply and distribution ramp (23) is preferably located in the upstream part of the cover (12) relative to the direction of movement F, as shown in the figures, but it can also be placed in the downstream part of the cover (12); there may also be two supply and distribution ramps for liquefied inert gas, one in the upstream part and the other in the downstream part of the cover.
  • a vertical duct (30) crosses the downstream part of the upper plate (13) relative to the direction of movement F and opens slightly below said plate (13).
  • This duct (30) fitted with a pump (32), is connected to an oxygen analyzer (31).
  • This preheating ramp (33) consists of a pipe (36) connected to sources of fuel gas and oxidant gas (not shown in the figures) and provided, at regular intervals, with burners (37) oriented towards the internal cavity of the mold (7A).
  • the distribution tank (1) contains a bath of liquid zinc (40) which flows through the slot (5) in the form of a jet J to form a bath of liquid zinc (41) in the ingot mold (7C).
  • the operation of the installation according to the invention is as follows.
  • the distributor tank (1) is continuously supplied with liquid zinc, coming from a holding furnace, using the chute (6); impurities, in particular the oxides formed during transport to air in the chute (6), remain on the surface of the liquid metal bath (40) thus formed in the distributor (1). and the pure liquid zinc settles at the bottom of the distributor (1) and flows through the slot (5) in the mold which is in position (7C).
  • each ingot mold L in position (7A) , is preheated to a temperature above 100 ° C by means of the preheating ramp (33).
  • this ingot mold L arrives in position (7B), it receives the jets of a liquefied inert gas, such as argon or nitrogen, injected by the nozzles (24) of the supply ramp (23 ).
  • a liquefied inert gas such as argon or nitrogen
  • the oxygen content of the atmosphere in the vicinity of the pouring jet J and of the surface of the metal bath (41) is continuously monitored using the oxygen analyzer (31), and the injection rate of the liquefied inert gas in the supply rail (23) is adjusted so that this oxygen content is less than 1% and preferably 0.1%.
  • each ingot mold in position (7A) is intended, in certain cases, to avoid excessive cooling of the latter when it is in position (7B) as well as of the bath of liquid metal which it will contain when it is in position (7C), cooling which comes from the frigories provided by the liquefied inert gas.
  • a zinc casting installation comprises a distribution tank (50) in the shape of a rectangular parallelepiped having a bottom (51) and four side walls (52).
  • the bottom (51) of the tank (50) has a slot (53).
  • a chute (54) for supplying liquid zinc opens into the upper part of the distribution tank (50).
  • These molds (55) are trough-shaped with a rectangular bottom (56) and four side walls (57) slightly inclined.
  • a metal cover (59) bearing on protection plates of the transport ramp (not shown in the figures) and overhanging at least one ingot mold (55) is equipped with a ramp (60) for supplying inert gas.
  • This ramp (60) is, on the other hand, connected to a wall (52) of a distribution tank (50) by a skirt (61), made of refractory fabric for example.
  • An injection pipe for a liquefied inert gas (62) opens out above the internal cavity of one of the molds (55).
  • a skirt (63) fixed to the bottom (51) of the distributor tank (50), descends vertically into the internal cavity of the next mold.
  • a metal cover (64) bearing on three of the side walls (52) of the tank (1) is equipped with a ramp (65) for supplying inert gas.
  • a skirt (67) connects the ramp (65) to a metal cover (68) which overhangs the chute (54).
  • a skirt (69) connects a side wall (52) of the tank (50) and the bottom of the chute (54).
  • FIG. 3 represents the respective position of the elements of the installation when filling an ingot mold (55C) with liquid zinc
  • FIG. 4 represents the respective position of the elements of the installation during the passage from an ingot mold filled with liquid zinc (55C) to the next empty ingot mold (55B).
  • the distribution tank (50) When filling the ingot mold (55C) (fig. 3), the distribution tank (50) is in a horizontal position. It is supplied with liquid zinc by the chute (54); thanks to the protection zone constituted by the cover (68), the skirt (67) and the cover (64), and the inerting of said protection zone by an inert gas (ramp (65), the surface of the bath liquid zinc (70) contained in the chute (54), the jet of liquid zinc (71) flowing from the chute (54) into the tank (50) and the surface of the bath of liquid zinc (72) contained in the tank (50), are perfectly clean, that is to say ie free of dross and mosses due to possible oxidation of the zinc.
  • the jet of liquid zinc (73) and the surface of the bath of liquid zinc (74) contained in the ingot mold (55C), are protected against any oxidation thanks to the confinement zone constituted by the cover (59) , the bottom (51) and the inerting of said confinement zone with an inert gas (ramp 60) and an inert liquefied gas (cane 62).
  • the set of ingot molds is scrolled so as to bring the following ingot mold 55B) under the distribution tray (50).
  • the tank (50) is put in an inclined position by tilting about an axis (66) so that the level of the bath liquid zinc (72) is such that the zinc can not flow through the slot (53).
  • clean liquid zinc is obtained at all points between the chute (54), the distribution tank (50) and the jet (73); and, when filling an ingot mold with this clean liquid zinc, it is protected against any oxidation by inerting of the confinement zone. It is thus certain to completely eliminate the formation of zinc foam on the surface of the bath contained in the molds once filled.
  • the confinement zone overhanging at least one ingot mold is inert, either in the filling position of an ingot mold or in the position of passage from one ingot mold to another, both by injection of an inert gas liquefied upstream, relative to the direction of movement G, of the casting slot (53) and injection of an inert gas downstream of said slot (53); in this case, the quantity of liquefied inert gas injected is from 75% to 100% of the total quantity of gas used.
  • the confinement zone is inerted by injection of an inert liquefied gas only upstream of the casting slot (53).
  • the confinement zone is inerted by injection of an inert liquefied gas both upstream and downstream of the casting slot (53).
  • the inert gas used can be, for example, nitrogen or argon.
  • the invention applies more particularly to the continuous casting of zinc in an ingot mold, but it could also be applied to the casting of any non-ferrous metal in free fall liable to present the problem of the formation of solid metallic foam at the foot of the casting jet, such as lead or lead and calcium alloys, or zinc alloys.

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Abstract

L'invention concerne la coulée d'un métal non ferreux à partir d'un bac répartiteur métallique (1) vers des moules récepteurs L sous forme d'un jet libre. Selon le procédé on crée, à l'aide d'un capot (12) recouvrant les moules récepteurs (7B, 7C), une zone d'isolement par rapport à l'ambiance et, à l'aide d'une rampe (23) d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte liquifié, on inerte cette zone préalablement à/et pendant la coulée. Le procédé s'applique notamment à la coulée continue du zinc en lingotière.

Description

  • L'invention a pour objet un procédé et une installation de coulée sous forme d'un jet libre d'un métal non ferreux susceptible de présenter le problème de la formation d'une mousse métallique solide au pied du jet de coulée. Elle s'applique plus particulièrment à la coulée de zinc en lingotière.
  • Comme on le sait, lors de la coulée de métaux sous forme d'un jet libre, on tente de protéger le jet de coulée contre l'oxydation par l'air ambiant. Parmi les nombreuses méthodes de protection de jets de coulée mises en oeuvre jusqu'à ce jour, on peut citer le procédé de coulée de métal dans des moules, décrit dans le brevet français n° 2.165.769, selon lequel on assure, d'une part, l'inertage de la surface du métal en fusion lors de son chauffage par injection d'un gaz inerte liquéfié au moyen d'une lance traversant le couvercle du creuset de chauffage dudit métal, et, d'autre part, l'inertage préalable du moule dans lequel va s'effectuer la coulée. Ce procédé présente l'inconvénient qu'il y a risque d'oxydation lors du transfert à l'air libre du moule de son poste d'inertage à son poste de coulée, et également pendant la coulée proprement dite.
  • Ce problème de la protection du jet de coulée se pose d'une façon particulière lors de la coulée de métaux non ferreux susceptibles de provoquer la formation d'une mousse métallique solide au pied du jet de coulée, et plus spécialement lors de la coulée de zinc en lingotière.
  • En effet, d'une façon générale, il est bien connu qu'à tout endroit où il y a chute de zinc liquide en jet libre, notamment lors de la coulée de zinc en lingotière, il se forme une mousse métallique solide au pied du jet de coulée qui se répand ensuite sur la surface du bain liquide contenu dans la lingotière.
  • Comme on le sait, la formation de cette mousse provient de l'oxydation du zinc. En effet, au point d'impact du jet de coulée, il y a création de bulles du fait de la tension superficielle élevée du zinc (≃780 dynes/cm). Or, l'air entraîné par le jet provoque une oxydation superficielle rapide de ces bulles. Comme l'oxyde de zinc (températurede fusion du Zn0 ≃ 1950°C) est solide à la température de coulée (470°C à 520°C) et que, de plus, sa capacité calorifique est nettement supérieure à celle du zinc (ZnO : Cp = 12 cal.mole-1 T ―1 Zn : Cp = 7,5 cal.mole-1 T-1), il y a stabilisation et solidification immédiate des bulles. La mousse métallique solide ainsi formée se présente sous la forme d'un feuilleté très fin qui comprend environ 98 % de métal et représente 1 à 1,5 % du métal coulé.
  • Pour éviter les défauts constitués par les oxydes provenant de cette mousse dans les lingots de zinc ultérieurement obtenus, on est obligé d'éliminer la couche superficielle de mousse de la surface du bain par écrémage manuel, en général avec une raclette, avant la solidification complète du métal dans la lingotière. Ainsi, outre l'inconvénient d'une perte non négligeable en métal de départ, la formation de mousse de zinc représente des investissements en main d'oeuvre et en temps qui nuisent à la rentabilité de l'ensemble du procédé.
  • Il est connu, pour éviter la formation de mousse de zinc, d'effectuer la coulée avec des installations de conception différente par exemple des installations dans lesquelles la coulée s'effectue en source. Mais, comme on le sait, la coulée en source est plus onéreuse et difficile à mettre en oeuvre que la coulée en chute.
  • La présente invention a pour objet un procédé de coulée d'un métal non ferreux à l'état liquide, qui permet d'éviter la formation de mousse métallique solide, dans des installations de coulée en chute de type habituel.
  • Le procédé de coulée sous forme d'un jet libre d'un métal non ferreux, notamment de zinc, d'une réserve dudit métal liquide vers un récipient récepteur dudit métal conforme à l'nvention, se caractérise que l'on recouvre au moins un récipient récepteur par une paroi d'isolement de façon à former une zone d'isolement par rapport à l'ambiance, on inerte préalablement ladite zone d'isolement par introduction dans ladite zone d'un gaz inerte liquéfié à un débit tel que l'atmosphère dans la cavité interne dudit récipient récepteur ait une teneur en oxygène inférieure à 1 %, et de préférence inférieure à 0,1 %, on place ledit récipient récepteur muni de la paroi d'isolement juste en-dessous de laréserve de métal liquide, on établit un passage direct entre ladite réserve et le récipient récepteur de façon à ce que le jet de coulée du métal liquide traverse sur toute sa hauteur la zone d'isolement, tout en maintenant l'injeccion de gaz inerte liquéfié dans la partie haute de ladite zone d'isolement à un débit tel que l'atmosphère au voisinage du jet de métal liquide ait une teneur en oxygène inférieure aux valeurs précitées.
  • Selon une variante de l'invention, on fait défiler un jeu de lingotières, disposées transversalement côte à côte, sous ladite réserve de métal liquide, et on inerte préalablement chacune des lingotières avant son passage sous le jet du métal liquide. Selon un mode de réalisation, on recouvre par la paroi d'isolement au moins deux lingotières adjacentes dudit jeu.
  • L'invention a également pour objet une installation de coulée d'un métal non ferreux mettant en oeuvre le procédé considéré. Cette installation se caractérise en ce qu'elle comporte :
    • - un bac répartiteur à orifice de coulée,
    • - des moyens d'isolement par rapport à l'ambiance solidarisés audit bac répartiteur autour dudit orifice de coulée et s'étendant vers le bas de façon à recouvrir au moins un récipient récepteur, comportant des moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte liquéfié raccordés à un réservoir de gaz inerte liquéfié.
  • Comme on le comprend, la création de la zone d'isolement par rapport à l'ambiance et l'introduction dans cette zone d'un gaz inerte liquéfié empêche toute oxydation du métal liquide, et donc la formation de mousse métallique solide. En effet, il n'y a pas stabilisation ni solidification des bulles formées qui restent donc liquides et s'éliminent dans le bain de métal. Ainsi, grâce au procédé de l'invention, on évite toute perte en métal lors de la coulée et on obtient des lingots exempts de mousse en fin de procédé.
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnés à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lequels :
    • - la figure 1 est une vue en perspective d'une installation de coulée d'un métal non ferreux selon l'invention ;
    • - la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle et agrandie selon II/II de la figure 1.
  • En se référant aux figures 1 et 2, une installation de coulée de zinc comporte un bac répartiteur métallique (1) en forme de parallélépipède rectangle, comportant un fond (2) et quatre parois latérales (3a, 3b) et(4a, 4b). Le fond (2) du bac (1) comporte une fente (5). Une goulotte (6) d'amenée de zinc liquide, reliée à un four de maintien (non représenté sur la figure) et légèrement inclinée, débouche à la partie supérieure de la paroi (3a) du bac répartiteur (1).
  • Des lingotières métalliques L, placées transversalement côte à côte et solidaires de deux chaînes de transmission sans fin (8) par l'intermédiaire d'axes de pivotement (16), défilent dans le sens de la flèche F sous le bac répartiteur (1) et prennent successivement les positions (... 7A, 7B, 7C, 7D,...). Ces lingotières L sont en forme d'auge comportant un fond rectangulaire (9) et quatre parois latérales (10a, 10b) et (11a, llb) légèrement inclinées.
  • Un capot métallique (12), en forme de parallélépipède rectangle comporte une plaque supérieure horizontale (13) et quatre parois latérales verticales (14a, 14b) et (15a, 15b). La plaque supérieure (13) est percée d'une ouverture rectangulaire ayant les dimensions juste nécessaires pour y encastrer la partie inférieure du bac répartiteur (1). La plaque (13) du capot (12) est fixée par l'intermédiaire de quatres plaques de liaison métalliques (18) à l'aide de boulons (19) aux parois (3a, 3b) et (4a, 4b) du bac répartiteur (1).
  • Le capot (12) surplombe entièrement les deux lingotières (7B) et (7C), et ses parois latérales (14a, 14b) et (15a, 15b) arrivent juste au ras des bords supérieurs de ces lingotières. De façon plus précise, le bord inférieur (20) des parois (14a, 14b) s'arrête juste au-dessus des bords supérieurs (21) des parois (10a, 10b) des lingotières (7B) et (7C) et le bord inférieur (22) des parois (15a, 15b) s'arrête juste au-dessus des bords supérieurs (28) des parois (lla, llb) des lingotières (7B) et (7C). Ainsi, le capot (12) forme un couvercle de protection quasi-hermétique pour la cavité interne des lingotières (7B) et (7C) tout en ne les empêchant pas de défiler.
  • Une rampe (23) d'alimentation et'de distribution d'un gaz inerte liquéfié est fixée sous la plaque supérieure (13) parallèlement . à la paroi (14a), dans la partie amont du capot (12) par rapport au sens de déplacement F des lingotières L. Cette rampe (23) est du type séparateur de phases classique, comportant une fente (29) de dégazage à sa partie supérieure et munie, à sa partie inférieure et à espacements réguliers, de buses d'injection (24) de gaz inerte liquide orientées vers le bas. La rampe (23) est reliée à un réservoir de gaz inerte liquéfié (25) par l'intermédiaire d'un conduit (26) et d'un tube plongeur (27). La rampe d'alimentation et de distribution (23) est située de préférence dans la partie amont du capot (12) par rapport au sens de déplacement F, comme représenté sur les figures, mais elle peut être également placée dans la partie aval du capot (12) ; il peut également y avoir deux rampes d'alimentation et de distribution de gaz inerte liquéfié, l'une dans la partie amont et l'autre dans la partie aval du capot.
  • Un conduit vertical (30) traverse la partie aval de la plaque supérieure (13) par rapport au sens de déplacement F et débouche légèrement en-dessous de ladite plaque (13). Ce conduit (30), muni d'une pompe (32), est relié à un analyseur d'oxygène (31).
  • Une rampe de préchauffage (33), disposée parallèlement à la paroi (14a) du capot (12) et au-dessus de la lingotière (7A), est fixée à la paroi (14a) par l'intermédiaire de tiges métalliques (34) munies de bagues métalliques (35). Cette rampe de préchauffage (33) est constituée d'un tuyau (36) relié à des sources d'alimentation en gaz combustible et en gaz comburant (non représentées sur les figures) et muni, à espacements réguliers, de brûleurs (37) orientés vers la cavité interne de la lingotière (7A).
  • Le bac répartiteur (1) contient un bain de zinc liquide (40) qui s'écoule par la fente (5) sous forme d'un jet J pour former un bain de zinc liquide (41) dans la lingotière (7C).
  • Le fonctionnement de l'installation selon l'invention est le suivant. On alimente en continu le bac répartiteur (1) en zinc liquide, provenant d'un four de maintien, à l'aide de la goulotte (6); les impuretés, notamment les oxydes formés lors du transport à l'air dans la goulotte (6), restent à la surface du bain de métal liquide (40) ainsi formé dans le répartiteur (1). et le zinc liquide pur décante au fond du répartiteur (1) et s'écoule par la fente (5) dans la lingotière qui est en position (7C).
  • On fait défiler, à l'aide des chaînes (8), les lingotières L sous le capot (12) dans le sens de la flèche F. Avant de passer sous le capot (12), chaque lingotière L, en position (7A), est préchauffée à une temprérature supérieure à 100°C au moyen de la rampe de préchauffage (33). Quand cette lingotière L arrive ensuite en position (7B), elle reçoit les jets d'un gaz inerte liquéfié, tel que de l'argon ou de l'azote, injectés par les buses (24) de la rampe d'alimentation (23). Une partie de ce gaz inerte liquéfié se vaporise et se répand dans l'espace défini par le capot (12) et les lingotières en position (7B) et (7C) ; l'autre partie reste liquide et forme une couche liquide (42) sur le fond de la lingotière (7B) qui se retrouvera à la surface du bain métallique (41) quand la lingotière sera en position (7C). Ainsi, il se crée une atmosphère gazeuse inerte dans la cavité interne de la lingotière L en position (7B) ainsi qu'au dessus de la surface du bain (41) et autour du jet J dans la lingotière suivante (position (7C)). Ensuite, la lingotière L arrive en position (7C) où elle reçoit le jet J de zinc liquide et se remplit peu à peu tout en étant maintenue en atmosphère gazeuse inerte comme on vient de l'expliquer précédemment. Quand la lingotière L arrive en position (7D), elle contient un bain de zinc liquide dont la surface est exempte de mousse métallique solide.
  • Tout au long du procédé, on surveille en permanence la teneur en oxygène de l'atmosphère au voisinage du jet de coulée J et de la surface du bain métallique (41) à l'aide de l'analyseur d'oxygène (31), et on règle le débit d'injection du gaz inerte liquéfié dans la rampe d'alimentation (23) de façon à ce que cette teneur en oxygène soit inférieure à 1 % et de préférence à 0,1 %.
  • Le préchauffage éventuel de chaque lingotière en position (7A) est destiné, dans certains cas, à éviter un refroidissement trop important de cette dernière quand elle sera en postion (7B) ainsi que du bain de métal liquide qu'elle contiendra quand elle sera en position (7C), refroidissement qui provient des frigories apportées par le gaz inerte liquéfié.
  • On a représenté, sur les figures 3 et 4 jointes, deux vues en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'une installation de coulée d'un métal non ferreux mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention.
  • En se référant aux figures 3 et 4, une installation de coulée de zinc comporte un bac répartiteur (50) en forme de parallélépipède rectangle comportant un fond (51) et quatre parois latérales (52). Le fond (51) du bac (50) comporte une fente (53). Une goulotte (54) d'amenée de zinc liquide débouche dans la partie supérieure du bac répartiteur (50).
  • Des lingotières métalliques (55), placées transversalement côte à côte, défilent dans le sens de la flèche G, en suivant une pente légèrement ascendante grâce à une rampe de transport (non représentée sur les figures), et prennent successivement les position (...55A, 55B, 55C, 55D,...). Ces lingotières (55) sont en forme d'auge comportant un fond rectangulaire (56) et quatre parois latérales (57) légèrement inclinées.
  • Un capot métallique (59) prenant appui sur des plaques de protection de la rampe de transport (non représentées sur les figures) et surplombant au moins une lingotière (55) est équipé d'une rampe (60) d'alimentation en gaz inerte. Cette rampe (60) est, d'autre part, reliée à une paroi (52) d'un bac répartiteur (50) par une jupe (61), en tissu réfractaire par exemple. Une canne d'injection d'un gaz inerte liquéfié (62) débouche au-dessus de la cavité interne d'une des lingotières (55). Une jupe (63), fixée au fond (51) du bac répartiteur (50), descend verticalement jusque dans la cavité interne de la lingotière suivante.
  • Un capot métallique (64) prenant appui sur trois des parois latérales (52) du bac (1) est équipé d'une rampe (65) d'alimentation en gaz inerte. Une jupe (67) relie la rampe (65) à un capot métallique (68) qui surplombe la goulotte (54). Une cloison verticale (58), qui s'arrête à distance du fond de la goulotte (54), arrête la mousse de zinc formée à la surface du zinc liquide lors de son transport à l'air libre vers la goulotte et oblige le zinc pur à passer par le bas. Une jupe (69) relie une paroi latérale (52) du bac (50) et le fond de la goulotte (54).
  • Le fonctionnement de l'installation représentée aux figures 3 et 4 est le suivant. La figure 3 représente la position respective des éléments de l'installation lors du remplissage d'une lingotière (55C) par du zinc liquide ; la figure 4 représente la position respective des éléments de l'installation lors du passage d'une lingotière remplie de zinc liquide (55C) à la lingotière vide suivante (55B).
  • Lors du remplissage de la lingotière (55C) (fig. 3), le bac répartiteur (50) est en position horizontale. Il est alimenté en zinc liquide par la goulotte (54) ; grâce à la zone de protection constituée par le capot (68), la jupe (67) et le capot (64), et l'inertage de ladite zone de protection par un gaz inerte (rampe (65), la surface du bain de zinc liquide (70) contenu dans la goulotte (54), le jet de zinc liquide (71) s'écoulant de la goulotte (54) dans le bac (50) et la surface du bain de zinc liquide (72) contenu dans le bac (50), sont parfaitement propres, c'est-à-dire exempts de crasses et de mousses dues à une oxydation éventuelle du zinc. D'autre part, le jet de zinc liquide (73) et la surface du bain de zinc liquide (74) contenu dans la lingotière (55C), sont protégés contre toute oxydation grâce à la zone de confinement constituée par le capot (59), le fond (51) et l'inertage de ladite zone de confinement par un gaz inerte (rampe 60) et un gaz inerte liquéfié (canne 62).
  • Une fois la lingotière (55C) remplie, on fait défiler le jeu de lingotières de façon à amener la lingotière suivante 55B) sous le bac répartiteur (50). Lors du passage de la lingotière (55C) à la lingotière (55B) (voir figure 4), on met le bac (50) en position inclinée par basculement autour d'un axe (66) de façon à ce que le niveau du bain de zinc liquide (72) soit tel que le zinc ne puisse pas s'écouler par la fente (53). Pendant toute l'opération de déplacement des lingotières jusqu'a ce que la lingotière (55B) ait pris la position occupée précédemment par la lingotière (55C), on maintient l'inertage de la zone de protection (capot (68), jupe (67) et capot (64)) et de la zone de confinement (capot (59), fond (51) et jupe (63)), comme décrit ci-dessus. Grâce à la souplesse conférée à l'ensemble par la présence des jupes (61), (67), (69), (63), l'isolement de la zone de protection et de la zone de confinement est maintenu sans problème lors du passage d'une lingotière à une autre. Ainsi, grâce au procédé de l'invention, on obtient du zinc liquide propre en tout point entre la goulotte (54), le bac répartiteur (50) et le jet (73) ; et, lors du remplissage d'une lingotière à partir de ce zinc liquide propre, on le protège contre toute oxydation par inertage de la zone de confinement. On est ainsi certain de supprimer complètement la formation de mousse de zinc à la surface du bain contenu dans les lingotières une fois remplies.
  • Selon une première variante de réalisation, on inerte la zone de confinement surplombant au moins une lingotière, que ce soit en position de remplissage d'une lingotière ou en position de passage d'une lingotière à une autre, à la fois par injection d'un gaz inerte liquéfié en amont, par rapport au sens de déplacement G, de la fente de coulée (53) et injection d'un gaz inerte en aval de ladite fente (53) ; dans ce cas, la quantité de gaz inerte liquéfié injecté est de 75 % à 100 % de la quantité totale de gaz utilisé. Selon une deuxième variante de réalisation, on inerte la zone de confinement par injection d'un gaz inerte liquéfié uniquement en amont de la fente de coulée (53). Selon une troisième variante de réalisation, on inerte la zone de confinement par injection d'un gaz inerte liquéfié à la fois en amont et en aval de la fente de coulée (53).
  • Le gaz inerte utilisé peut être, par exemple, de l'azote ou de l'argon.
  • L'invention s'applique plus particulièrement à la coulée continue du zinc en lingotière, mais elle pourrait également s'appliquer à la coulée de tout métal non ferreux en chute libre susceptible de présenter le problème de la formation de mousse métallique solide au pied du jet de coulée, tel que du plomb ou des alliages de plomb et de calcium, ou des alliages de zinc.

Claims (11)

1. - Procédé de coulée sous forme d'un jet libre d'un métal non ferreux, notamment de zinc, susceptible de présenter le problème de la formation d'une mousse métallique solide au pied du jet de coulée, d'une réserve dudit métal liquide vers un récipient récepteur dudit métal, caractérisé en ce que l'on recouvre au moins un récipient récepteur par une paroi d'isolement de façon à former une zone d'isolement par rapport à l'ambiance, on inerte préalablement ladite zone d'isolement par introduction dans ladite zone d'un gaz inerte liquéfié à un débit tel que l'atmosphère dans la cavité interne dudit récipient récepteur ait une teneur en oxygène inférieure à 1 X, et de préférence inférieure à 0,1 X, on place ledit récipient récepteur muni de la paroi d'isolement juste en-dessous de la réserve de métal liquide, on établit un passage direct entre ladite réserve et le récipient récepteur de façon à ce que le jet de coulée du métal liquide traverse sur toute sa hauteur la zone d'isolement, tout en maintenant l'injection de gaz inerte liquéfié dans la partie haute de ladite zone d'isolement à un débit tel que l'atmosphère au voisinage du jet de métal liquide ait une teneur en oxygène inférieure aux valeurs précitées.
2. - Procédé selon la revendication 1, selon lequel on fait défiler un jeu de lingotières, disposées transversalement côte à côte, sous ladite réserve de métal liquide, caractérisé en ce que l'on inerte préalablement chacune des lingotières avant son passage sous le jet de métal liquide.
3. - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on recouvre par la paroi d'isolement au moins deux lingotières adjacentes dudit jeu.
4. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on préchauffe chacune des lingotières avant son passage dans la zone d'isolement.
5. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz inerte est de l'azote ou de l'argon.
6. - Installation de coulée d'un métal mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- un bac répartiteur (1) à orifice de coulée dans son fond,
- des moyens d'isolement par rapport à l'ambiance (12) solidarisés audit bac répartiteur (1) autour dudit orifice de coulée et s'étendant vers le bas de façon à recouvrir au moins un récipient récepteur, comportant des moyens d'alimentation et de distribution (23) d'un gaz inerte liquéfié, raccordés à un réservoir (25) de gaz inerte liquéfié.
7. - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte liquéfié sont constitués par une rampe d'alimentation et de distribution (23) du type formant séparateur de phases avec orifice de décharge liquide (24) en zone inférieure et orifices de décharge gazeuse (29) en zone supérieure, placée à l'intérieur desdits moyens d'isolement (12).
8. - Installation selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'entraînement et de guidage (8) pour un jeu de récipients récepteurs (L) disposés transversalement côte à côte en un train susceptible de défiler sous lesdits moyens d'isolement (12).
9. - Installation selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de préchauffage (33) en amont de la réserve de métal liquide (1) par rapport au sens de déplacement dudit train.
10. - Installation selon l'une des revendicatins 6 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure de teneur en oxygène (31) à l'intérieur des moyens d'isolement (12), au voisinage de l'orifice de coulée du bac répartiteur (1).
11. - Installation caractérisée en ce que les moyens d'isolement (12) sont constitués par un capot métallique en forme de parallélépipède rectangle dont la plaque supérieure horizontale (13) comporte une ouverture rectangulaire ayant les dimensions juste nécessaires pour y encastrer la partie inférieure du bac répartiteur (1) et dont les quatre plaques verticales (14a, 14b, 15a, 15b) arrivent juste au ras des bords supérieurs d'au moins un récipient récepteur (L).
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