EP0088701B1 - 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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EP0088701B1
EP0088701B1 EP83400479A EP83400479A EP0088701B1 EP 0088701 B1 EP0088701 B1 EP 0088701B1 EP 83400479 A EP83400479 A EP 83400479A EP 83400479 A EP83400479 A EP 83400479A EP 0088701 B1 EP0088701 B1 EP 0088701B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
metal
inert gas
insulation
jet
Prior art date
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EP83400479A
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German (de)
English (en)
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EP0088701A1 (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
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Filing date
Publication date
Application filed by Noranda Inc 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 invention provides a casting method in the form of a free jet of a non-ferrous metal, which presents the problem of the formation of a solid metallic foam at the foot of the casting jet, of a reserve of said metal.
  • liquid to at least one receptacle for said metal in which at least one of the receptacles is covered by isolation means so as to form a zone of isolation from the environment, and said zone is previously inerted isolation by means of supply and distribution of an inert gas inside said isolation zone, the oxygen content therein being less than 1% preferably 0.1%, characterized in that the 'a direct passage of the liquid metal is established between said reserve and the receiving container placed below the pouring jet, so that the pouring jet of the liquid metal remains entirely inside the isolation zone, while maintaining the injection of inert gas in the upper part of said isolation zone at a rate such that the atmosphere in the vicinity of the jet of liquid metal has an oxygen content lower than the above values.
  • the receiving container is preferably an ingot mold, the reserve of liquid metal preferably a distributor tray with pouring orifice at its bottom.
  • the isolation means can consist of metal covers or metal walls, possibly connected by connecting means.
  • 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 invention also relates to a casting installation in the form of a free jet of a non-ferrous metal which presents the problem of the formation of a solid metal foam at the foot of the casting jet, of a reserve of said liquid metal to at least one receptacle for receiving said metal, comprising isolation means covering at least one of the receptacles so as to form a zone of isolation from the environment and means for supplying and distributing a gas inert inside said isolation zone, the oxygen content therein being less than 1%, preferably less than 0.1%, characterized in that it comprises means allowing the direct passage of the liquid metal between said reserve and the receiving container placed below the pouring jet inside the isolation zone, and in that the inert gas supply and distribution means maintain the injection of inert gas in the upper part of said zone isolation at a flow rate such that the atmosphere in the vicinity of the metal jet itself has an oxygen content lower than the above values.
  • 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 distributor tray 1 in the shape of a rectangular parallelepiped, having a bottom 2 and four side walls 3a, 3b and 4a, 4b.
  • the bottom 2 of the tank 1 has a slot 5.
  • a chute 6 for supplying liquid zinc connected to a holding furnace (not shown in the figure) and slightly inclined, opens at the upper part of the wall 3a of the distribution tank 1.
  • Metal ingot molds L placed transversely side by side and integral with two endless transmission chains 8 via pivot axes 16, travel in the direction of arrow F under the distribution bin 1 and successively take positions 7A , 7B, 7C, 7D.
  • These ingot molds L are in the form of a trough comprising a rectangular bottom 9 and four side walls 10a, 10b and 11a, 11b 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 embed the lower part of the distribution tank 1.
  • the plate 13 of the cover 12 is fixed by means of four metal connection plates 18 using of bolts 19 to the walls 3a, 3b and 4a, 4b of the distribution box 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 specifically, 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 lower edge 22 of the walls 15a, 15b stops just at the 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 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 for 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 conduit 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 conduit 30, fitted with a pump 32, is connected to an oxygen analyzer 31.
  • a preheating ramp 33 arranged parallel to the wall 14a of the cover 12 and above the ingot mold 7A, is fixed to the wall 14a by means of metal rods 34 provided with metal rings 35.
  • This preheating ramp 33 is consisting of a pipe 36 connected to fuel gas and oxidizing gas supply sources (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 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 oven, using the chute 6; the impurities, in particular the oxides formed during transport in air in the chute 6, remain on the surface of the bath of liquid metal 40 thus formed in the distributor 1 and the pure liquid zinc settles at the bottom of the distributor 1 and flows by the slot 5 in the mold which is in position 7C.
  • each 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 rail 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 into the supply rail 23 so that this oxygen content is less than 1%, preferably 0.1%.
  • each 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 brought by liquefied inert gas.
  • a zinc casting installation comprises a distribution tank 50 in the form of a rectangular parallelepiped comprising a bottom 51 and four side walls 52.
  • the bottom 51 of the tank 50 has a slot 53.
  • a chute 54 d the liquid zinc inlet opens into the upper part of the distribution tank 50.
  • Metal ingot molds 53 placed transversely side by side, pass in the direction of arrow G, following a slightly ascending slope by means of a transport ramp (not shown in the figures), and successively assume positions 55A, 55B, 55C , 55D.
  • These ingot molds 55 are in the shape of a trough comprising a rectangular bottom 56 and four side walls 57 slightly inclined.
  • a metal cover 59 bearing on the 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 ingot molds 55.
  • a skirt 63 fixed to the bottom 51 of the distributor 50, descends vertically into the internal cavity of the ingot mold next.
  • 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 vertical partition 58 which stops at a distance from the bottom of the chute 54, stops the zinc foam formed on the surface of the liquid zinc during its transport in the open air to the chute and forces the pure zinc to pass through the bottom.
  • 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 distributor 50 When filling the mold 55C (fig. 3), the distributor 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 of 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 free from dross and foam due to possible oxidation of zinc.
  • the jet of liquid zinc 73 and the surface of the bath of liquid zinc 74 contained in the mold 55C are protected against any oxidation by virtue of the confinement zone constituted by the cover 59, the bottom 51 and the inerting from said containment zone by an inert gas (ramp 60) and a liquefied inert gas (cane 62).
  • the set of molds is scrolled so as to bring the following mold 55B under the distribution tray 50.
  • the tray 50 is placed in the tilted position by tilting about an axis 66 so that the level of the liquid zinc bath 72 is such that the zinc cannot flow through the slot 53.
  • the inerting of the protection zone (hood 68, skirt 67 and hood 64) and of the confinement zone (hood 59, bottom 51 is maintained) and skirt 63), as described above.
  • the confinement zone overhanging at least one ingot mold is inert, whether in the filling position of one ingot mold or in the position for passing 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 amount of liquefied inert gas. injected is 75% to 100% of the total amount 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 a gas inert liquefied 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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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 particulièrement 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° 2165769, 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 (température de 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=7,5cal.mole-' T-'), 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.
  • Ainsi, l'invention propose un procédé de coulée sous forme d'un jet libre d'un métal non ferreux, qui présente le problème de la formation d'une mousse métallique solide au pied du jet de coulée, d'une réserve dudit métal liquide vers au moins un récipient récepteur dudit métal, dans lequel on recouvre au moins un des récipients récepteurs par des moyens d'isolement de façon à former une zone d'isolement par rapport à l'ambiance, et on inerte préalablement ladite zone d'isolement grâce à des moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte à l'intérieur de ladite zone d'isolement, la teneur en oxygène y étant inférieure à 1% de préférence à 0,1%, caractérisé en ce que l'on établit un passage direct du métal liquide entre ladite réserve et le récipient récepteur placé en dessous du jet de coulée, de façon à ce que le jet de coulée du métal liquide demeure entièrement à l'intérieur de la zone d'isolement, tout en maintenant l'injection de gaz inerte 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 l'invention, le récipient récepteur est de préférence une lingotière, la réserve de métal liquide de préférence un bac répartiteur à orifice de coulée en son fond. Les moyens d'isolement peuvent être constitués de capots métalliques ou de parois métalliques, éventuellement reliés par des moyens de liaison.
  • 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 sous forme d'un jet libre d'un métal non-ferreux qui présente le problème de la formation d'une mousse métallique solide au pied du jet de coulée, d'une réserve dudit métal liquide vers au moins un récipient récepteur dudit métal, comportant des moyens d'isolement recouvrant au moins un des récipients de façon à former une zone d'isolement par rapport à l'ambiance et des moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte à l'intérieur de ladite zone d'isolement, la teneur en oxygène y étant inférieure à 1% de préférence à 0,1%, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant le passage direct du métal liquide entre ladite réserve et le récipient récepteur placé en dessous du jet de coulée à l'intérieur de la zone d'isolement, et en ce que les moyens d'alimentation et de distribution de gaz inerte maintiennent l'injection de gaz inerte dans la partie haute de ladite zone d'isolement à un débit tel que l'atmosphère au voisinage du jet de métal luiqide ait une teneur en oxygène inférieure aux valeurs précitées.
  • 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 lesquels:
    • - la figure 1 est une vue en perspective d'une installation de coulée d'un métal non ferreux;
    • - 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, 11b 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 quatre 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 11a, 11b 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 température 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 jetJ 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% 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 position 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 53, 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 positions 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'à 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 (16)

1. Procédé de coulée sous forme d'un jet libre d'un métal non ferreux, qui présente le problème de la formation d'une mousse métallique solide au pied du jet de coulée, d'une réserve dudit métal liquide (1) vers au moins un récipient récepteur (L) dudit métal, dans lequel on recouvre au moins un des récipients récepteurs par des moyens d'isolement (12,51, 59, 61, 63) de façon à former une zone d'isolement par rapport à l'ambiance, et on inerte préalablement ladite zone d'isolement grâce à des moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte (23, 60, 62) à l'intérieur de ladite zone d'isolement, la teneur en oxygène y étant inférieure à 1 % de préférence à 0,1%, caractérisé en ce que l'on établit un passage direct du métal liquide entre ladite réserve et le récipient récepteur placé en-dessous du jet de coulée, de façon à ce que le jet de coulée du métal liquide demeure entièrement à l'intérieur de la zone d'isolement, tout en maintenant l'injection de gaz inerte 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 récipients récepteurs (L) disposés transversalement côte à côte, sous ladite réserve de métal liquide (1), caractérisé en ce que l'on inerte préalablement chacun des récipients récepteurs (L) 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 les moyens d'isolement au moins deux récipients récepteurs adjacents dudit jeu.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on préchauffe chacun des récipients récepteurs (L) 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 sous forme d'un jet libre d'un métal non-ferreux qui présente le problème de la formation d'une mousse métallique solide au pied du jet de coulée, d'une réserve dudit métal liquide (1) vers au moins un récipient récepteur (L) dudit métal, comportant des moyens d'isolement (12, 51, 59, 61, 63) recouvrant au moins un des récipients récepteurs (L) de façon à former une zone d'isolement par rapport à l'ambiance et des moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte (23, 60, 62) à l'intérieur de ladite zone d'isolement, la teneur en oxygène y étant inférieure à 1% de préférence à 0,1%, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant le passage direct du métal liquide entre ladite réserve et le récipient récepteur placé en-dessous du jet de coulée à l'intérieur de la zone d'isolement, et en ce que les moyens d'alimentation et de distribution de gaz inerte (23, 60, 62) maintiennent l'injection de gaz inerte 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.
7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de passage direct du métal liquide entre ladite réserve et le récipient récepteur comportent un bac répartiteur (1, 50) à orifice (5, 53) de coulée dans le fond, les moyens d'isolement par rapport à l'ambiance étant solidarisés audit bac répartiteur autour dudit orifice de coulée et s'étendant vers le bas de façon à recouvrir au moins un récipient récepteur.
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 revendications 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 selon l'une des revendications 6 à 10, 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).
12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte sont raccordés à un réservoir (25) de gaz inerte liquéfié et sont constitués par une rampe d'alimentation et de distribution (23) du type formant séparateur de phases avec orifices 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).
13. Installation selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que les moyens d'isolements comprennent un capot métallique (59) surplombant au moins un récipient récepteur, le fond (51) du bac répartiteur (50), et des moyens de liaison (61) dudit capot (59) audit bac répartiteur (50) et de liaison (63) entre le fond (51) dudit bac répartiteur (50) et la cavité interne d'un récipient récepteur.
14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que le bac répartiteur (50) est monté basculant autour d'un axe horizontal.
15. Installation selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce que les moyens de liaison (61) et (63) sont constitués par des jupes.
16. Installation selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que les moyens d'alimentation et de distribution d'un gaz inerte sont constitués par une canne d'injection (62) de gaz inerte liquéfié débouchant au-dessus de la cavité interne d'un récipient récepteur et d'une rampe (60) d'alimentation en gaz inerte.
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