EP0089282B1 - Procédé et installation de protection d'un jet de coulée de métal liquide - Google Patents

Procédé et installation de protection d'un jet de coulée de métal liquide Download PDF

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EP0089282B1
EP0089282B1 EP83400493A EP83400493A EP0089282B1 EP 0089282 B1 EP0089282 B1 EP 0089282B1 EP 83400493 A EP83400493 A EP 83400493A EP 83400493 A EP83400493 A EP 83400493A EP 0089282 B1 EP0089282 B1 EP 0089282B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inert gas
liquid metal
sleeve
opening
plate
Prior art date
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Expired
Application number
EP83400493A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0089282A1 (fr
Inventor
Serge Devalois
Thierry Hersant
Gilbert Goursat
François Weisang
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.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority to AT83400493T priority Critical patent/ATE20708T1/de
Publication of EP0089282A1 publication Critical patent/EP0089282A1/fr
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/106—Shielding the molten jet
    • 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
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor

Definitions

  • the invention relates to a method of protecting a jet of liquid metal flowing between an upper reservoir and a lower receptacle, according to which an upward gaseous protective sheath is formed around said jet and over the entire height of the latter. from at least one gas that is practically inert with respect to said metal, by injecting said inert gas around the impact zone of said jet and confining said inert gas above the surface of the liquid metal and around the base of said jet by means of a sheath, open at its two ends, surrounding the base of said jet and partially immersed in said liquid metal.
  • Document FR-A 2403852 also in the name of the Applicant, describes an improvement to the method described above, in which the liquefied neutral gas is injected around the casting jet in the form of a plurality of jets surrounding it at different Heights.
  • the creation of an inert atmosphere over the entire path of the jet can sometimes take a certain time: there is then entrainment of air by the flowing metal, in particular at the level of the impact of the jet on the metal bath ; this air entrained in the bath reacts with the metal causing the nitrogen solution and the formation of oxide inclusions.
  • this upward protective sheath is formed by injection of the inert gas around the impact zone of said jet while confining said inert gas above the surface of the liquid metal and around the base of said jet by means of a sheath, open at its two ends, surrounding the base of said jet and partially immersed in the liquid metal.
  • the shielding gas confined around the jet and brought to high temperature is subjected to an upward force which allows the formation of a protective gaseous sheath along the metal jet flowing against it and opposing it. to any entrainment of air by the flowing metal.
  • the subject of the present invention is a method allowing the protection of a casting jet against oxidation over the entire path of the casting jet and on the surface of the metal bath and making it possible to reduce the total consumption of protective gases for protection. of the same quality.
  • This object is achieved by using the method according to the invention which is characterized in that at least one inert liquefied inert gas is injected above and near the surface of the liquid metal contained in the lower receptacle, inside the sheath and slightly below the upper opening of said sheath, and, simultaneously, at least one inert gas is injected into the liquid metal through the bottom or the walls of said receptacle, at a rate such as the atmosphere rising gas formed has in said sheath an oxygen content of less than 5%.
  • the injection of a liquefied inert gas above and near the surface of the liquid metal is carried out by injection of said gas inside the sheath and slightly below the upper opening of said scabbard.
  • the protective layer of liquefied gas thus formed on the surface of liquid metal vaporizes and generates, inside the sheath, a gaseous atmosphere which escapes through the upper opening of the latter and prevents any entrainment of air by the casting jet.
  • the simultaneous injection, according to the invention, of an inert gas into the liquid metal through the bottom or the walls of the receptacle, below the jet impact zone also participates in the formation of this protective sheath rising gas.
  • the injection of the inert gas into the liquid metal causes mixing of said metal which prevents parasitic solidifications, promotes coalescence of the inclusions and therefore subsequent decantation of the latter, and allows a purging effect, that is to say say the desorption of the gases dissolved in the bath; this avoids the formation of a crust which, without stirring the metal bath, would form after a certain time.
  • the liquefied inert gas and the inert gas injected into the liquid metal are either of the same nature or of a different nature.
  • the ascending gaseous atmosphere formed For the ascending gaseous atmosphere formed to be considered inert with respect to the metal, it must contain less than 5% oxygen.
  • a value representative of this oxygen content is the ratio (V 2 and T 2 being the speed and the temperature at which the ascending gaseous atmosphere formed reaches the upper opening of the sheath); with these characteristics of the ascending gas flow, it is possible to associate the backscattering of the air due to the fact that said flow prevents air from entering the sheath, and therefore the oxygen content of said gas flow.
  • the inert gas used is nitrogen
  • the value is determined experimentally necessary for the oxygen content of the atmosphere to be less than 5%; and, taking into account the parameters relating to nitrogen (T ,, P L , PG) and the dimensions of the sleeve used (sections S 1 and S 2 ), the flow rate of the nitrogen injected is adjusted according to equation (1 ) and / or (2).
  • the inert gas used is argon
  • the value is determined experimentally which must be greater than 1.7 ⁇ 10 -4 m / s / ° K and the flow rate of the injected argon is adjusted according to equation (1) and / or (2).
  • the protection of the jet of liquid metal is completed, immediately at its outlet from the bottom of the upper reservoir, by creating a gaseous protection atmosphere formed from at least one gas which is practically inert vis-à-vis with respect to said metal, said atmosphere enveloping a shutter device mounted externally on the bottom of said upper tank, comprising a fixed plate and a movable assembly comprising a movable plate applied against said fixed plate and a metal support integral with said movable plate for at least a nozzle which can come into communication with the liquid metal flow hole.
  • the inert gaseous atmosphere formed is more particularly opposed to any air infiltration in the gap between the fixed plate and the movable plate as well as in the junction zone between the movable plate and the nozzle (s) and also protects the metal jet just out of one of the nozzles.
  • the invention also relates to an installation for transferring a liquid metal implementing the process under consideration which comprises an upper reservoir and a lower receptacle provided with an internal refractory lining and a sheath of refractory material, open at its two ends - moths, the upper opening of said sheath being located below the outlet of the upper tank, the lower end of said sheath being located at a distance from the bottom of the lower receptacle while the upper end of said sheath projects widely above the edge of said lower receptacle.
  • This installation comprises means for injecting an inert gas liquefied inside said sheath and slightly below the upper opening of said sheath and slightly below the upper opening of said sheath and injection means at least one inert gas through the bottom or the walls of the lower receptacle, said means for injecting a liquefied inert gas and at least one inert gas being intended to operate simultaneously.
  • an upper tank 1 contains molten metal which, after passing through a plate shutter device 2 mounted externally on the bottom of the tank 1, flows in the form of a jet J and arrives in a lower receptacle 3.
  • the walls and the bottom of this receptacle 3 are formed of an outer breastplate 4, an intermediate lining of sand 5 and an internal refractory lining 6.
  • This sheath has two parts 9 and 10; the upper part 9 is largely wrapped above the edges of the receptacle 3; it is in the form of a pyramid trunk comprising four walls 9a, 9b, 9c, 9d; two opposite walls 9a and 9b of this upper part 9 bear on two opposite upper edges of the receptacle 3.
  • the lower part 10 consists of two vertical plates 10a, 10b in line with the parts 9d and 9c of the part 9, immersed in the liquid metal bath 8.
  • the sheath 7 is arranged so that its axis substantially coincides with the jet J.
  • the lower opening of the sheath 7 has a section S 1 and the upper opening a section S 2 .
  • a liquefied inert gas tank 11 is connected by a conduit 12 provided with a valve 13 to a phase separator 14 which, via a flow control valve 15, supplies liquefied gas to an injection tube 16 with calibrated orifice 17; this injection tube 16 opens slightly below the upper opening of the sleeve 7.
  • porous elements 21 are connected by pipes 22 placed in the intermediate sand lining 5 and connected to a distributor 23 itself connected to a source 24 of inert pressurized gas.
  • the operation of the installation shown in Figures 1 and 2 is as follows.
  • the liquefied inert gas coming from the reservoir 11 is injected into the upper part of the sheath 7 using the injection tube 16 which pours this liquefied inert gas directly onto the surface of the liquid metal bath 8 contained in the receptacle 3.
  • the liquefied inert gas thus poured forms, by calefaction, a liquid layer on the part of the surface of the bath 8 which is between the plates 10a and 10b and vaporizes by creating an ascending gas sheath which, at the beginning, expels the air which was contained in the sheath 7 and then opposes any entry of air possibly supplied by the casting jet J.
  • this upward protective sheath flows according to the arrows F, in the direction of the casting jet J.
  • the inert gas from the source 24 is injected into the liquid metal bath 8 around the impact zone of the jet J, by means of the porous elements 21.
  • the gas escapes in bubbles which burst on the surface of the bath 8 and form an ascending gas column which, channeled by the sheath 7, flows according to the arrows F.
  • the injection of the inert gas into the metal bath 8 causes said bath to be mixed. and makes it possible to avoid the formation of a crust on the surface of the bath 8, as explained previously.
  • the flow rates of the inert gas injected into the liquid metal are adjusted, as explained above, in such a way that the speed-to-temperature ratio of the atmosphere formed in the sheath corresponds to an oxygen content of this lower atmosphere. at 5%.
  • metal nozzles 25 are incorporated into the internal refractory lining 6 of the bottom of the receptacle 3. These nozzles 25 are connected (in the same way as the porous elements 21 of FIGS. 1 and 2) to a source of inert gas under pressure 24 via the pipes 22. All the elements of this installation (with the exception of the nozzles 25 which replace the porous elements 21) are identical and bear the same references as those of the installation shown in Figures 1 and 2; and the operation is the same.
  • an upper reservoir 41 contains molten metal which, after passing through a plate shutter device 42, flows in the form of a jet J and arrives in a lower receptacle 43.
  • the walls and the bottom of this receptacle 43 are formed of an external breastplate 44, an intermediate lining of sand 45 and an internal refractory lining 46.
  • a sheath 47 open at its two ends and partially immersed in the bath 48 of liquid metal contained in the receptacle 43, is arranged around the jet J.
  • This sheath 47 has two parts 49 and 50; the upper part 49 is in the form of a pyramid trunk comprising four walls 49a, 49b, 49c, 49d; two opposite walls 49a and 49b of this part 49 bear on two opposite edges of the receptacle 43.
  • the lower part 50 consists of two vertical plates 50a and 50b, in line with the parts 49c and 49d of the part 49, immersed in the bath of liquid metal 48.
  • the sheath 47 is arranged such that its axis substantially coincides with the jet J.
  • metal nozzles 51 pass through the internal refractory lining 46 of the walls of the receptacle 43 these nozzles 51 are connected, by means of pipes 52, placed in the lining sand intermediate 45, to a distributor 53, itself connected to a source 54 of pressurized inert gas.
  • the nozzles 51 which have a diameter of 1 to 4 mm and preferably 2 mm, are placed so as to open out at a distance of about 25 to 30 cm below the surface of the liquid metal bath 48.
  • porous elements 55 are incorporated into the internal refractory lining 46 of the walls of the receptacle 43; these porous elements 55 are connected by pipes 52 'to a distributor 53', itself connected to a source of inert gas under pressure (elements 52 'and 53' are identical to elements 52 and 53).
  • conduits 56 are formed longitudinally in the refractory lining 46 of the walls of receptacle 43. These conduits 56 are connected, at their upper part, by means of pipes 57, to a distributor 58, itself connected to a source of pressurized inert gas (not shown in the figure). The conduits 56 communicate, at their lower part, with conduits 59 which are formed transversely in the refractory lining 46 and which open into the bath of liquid metal contained in the receptacle 43.
  • the inert gas used is argon.
  • the atmosphere formed in the sheath have an oxygen content of less than 1%.
  • the scabbard used has dimensions such as
  • argon gas is injected into the liquid metal bath at a rate of 20 m 3 / h.
  • This quantity of argon gas is, according to equation (2), equivalent from the point of view of inerting efficiency at 0.41 liters / min of liquid argon.
  • Argon gas is therefore injected simultaneously with a flow rate of 20 m 3 / h into the liquid metal and liquefied argon at the inlet of the sheath at a flow rate of 4.32 l / min / m 2 .
  • the liquid inert gas used is nitrogen and the inert gas injected into the liquid metal bath is argon.
  • the atmosphere formed in the sheath have an oxygen content of less than 1%.
  • the scabbard used has dimensions such as
  • Equation (1) if only liquefied nitrogen was injected, it should be injected at a rate> 15 I / min / m 2 .
  • argon gas is injected into the liquid metal at a rate of 20 m 3 / h which is, according to equation (2), equivalent to 0.41 l / min of liquefied argon.
  • Argon gas is therefore injected simultaneously with a flow rate of 20 m 3 / h into the liquid metal and liquefied nitrogen at the inlet of the sheath at a flow rate of 13.7 l / min / m 2 .
  • FIG 6 shows the plate shutter device 2 (or 42) mounted externally on the bottom of the upper tank 1 (or 41).
  • This plate shutter device is of known type and described in application EP-A-0048641 of 18.08.81, in the name of the applicant. It comprises a fixed plate 60 and a movable plate 61 applied one against the other, the movable plate 61 being rotatably mounted and carrying two nozzles 62; the plates 60 and 61 and the nozzles 62 are made of refractory material, for example impregnated alumina.
  • the movable plate 61 is provided with a toothed wheel 36, capable of being driven by a pinion 37 connected to a motor (not shown in the figure).
  • the plate 60 is traversed by an orifice 63, placed in alignment with the taphole 64 which is formed in the internal refractory lining 65 and the external metal breastplate 66 constituting the bottom of the tank 1.
  • the movable plate is traversed by two passages 67
  • Each nozzle 62 is crossed by a channel 68 and permanently mounted (for example by a bayonet system) on the movable plate 61 by means of a metal support 69 so that its channel 68 is in alignment with the corresponding passage 67.
  • a metal case 70 is mounted in leaktight manner on the bottom of the container 1 and almost completely envelops the shutter device 2; an opening 71 is provided in the lower part of the housing 70 for the passage of the nozzles.
  • a conduit 72 connected to a source of inert gas under pressure (not shown in the figure), opens into the housing 70.
  • the inert gas introduced through the conduit 72 spreads into the housing 70 and escapes through the opening 71.
  • This inert gas thus forms an atmosphere which protects the device 2 against atmospheric air, and more particularly the gap between the plates 60 and 61 and the junction zone between the nozzles 62 and the plate 61, as well as the jet of liquid metal at its outlet from one of the nozzles 62.
  • FIG. 7 shows a plate shutter device 2 identical to that of Figure 6 (the same references have been assigned to the same elements), but which further comprises a spring means 73 for holding the plates 60 and 61 l one against the other.
  • a housing 70 identical to that of FIG. 6 envelops the device 2.
  • the spring means 73 comprises a stop 74 in the form of an inverted cup open at its lower end and integral with the plate 61 via the metal support 69, a support piece 75 in the form of a piston secured to the plate 60 and a spring 76 interposed between the stop 74 and the piece 75.
  • a duct 77 connected to a source of inert pressurized gas (not shown in the figure), opens out in the stop 74 after having passed through the housing 70 through an orifice 78 provided for this purpose.
  • the inert gas supplied by the conduit 77 cools the spring means 73, then spreads in the housing 70 while playing its protective role for the device 2 and escapes through the opening 71.
  • FIG. 8 shows a plate shutter device 2 identical to that of Figure 6 (the same references have been assigned to the same elements), but which further comprises two spring means 80 for holding the plates 60 and 61 one against the other.
  • the spring means 80 comprise a stop 81 in the form of an inverted cup open at its lower end and secured to the plate 61 by means of the metal support 69, a support piece 82 in the form of a piston secured to the plate 60 and a spring 83 interposed between the stop 81 and the part 82.
  • a duct 84 connected to a source of compressed air, opens into the stop 81.
  • a metal ferrule 85 is arranged concentrically with the movable plate 61; it is integral, at its upper end 86, with the fixed plate 60 and its lower end 87 s. stops near the upper part 88 of the spring means 80.
  • a conduit 89 connected to a source of inert gas under pressure , opens into the shell 85.
  • the shell 85 has an opening (not shown in the figure) for the passage of the drive pinion (not shown in the figure) of the movable plate 61.
  • a protective metal plate 90 is fixed to the support 69 (for example by keying), at a distance and below said support 69.
  • a duct 92 connected to a source of inert gas under pressure (not shown in the figure), is fixed to the support 69 (for example by welding) and opens into the space defined by the movable plate 61 and the protection plate 90.
  • an inert gas is injected through the conduit 89 inside the shell 85; this inert gas spreads in the space defined by the shell 85 and thus protects the gap between the plates 60 and 61 as well as the junction zone between the nozzles 62 and the plate 61; it then flows through the openings 91.
  • an inert gas is injected through the conduit 92; this inert gas spreads in the space between the metal support 69 and the protective plate 90, then flows through the openings 91 thus protecting the jet of liquid metal at its outlet from one of the nozzles 62.
  • the spring means 80 are cooled by injecting compressed air through the conduits 84.
  • FIG. 9 represents a plate shutter device 2 comprising two spring means 80, identical to that of FIG. 8 (the same references have been assigned to the same elements).
  • a metallic ferrule 95 concentric with the movable plate 61 is secured, at its upper end 96, to the fixed plate 60; its lower end 97 stops near the upper part 88 of the spring means 80.
  • the ferrule 95 has an opening (not shown in the figure) for the passge of the drive pinion (not shown in the figure) of the movable plate 61.
  • a protective metal plate 98, provided with openings 99 is fixed to the support 69 (for example by keying), at a distance and below said support 69.
  • a first conduit 100 connected to a source of inert gas under pressure (not shown in the figure), is fixed to the support 69 (for example by welding) and opens into the space defined by the movable plate 61 and the protection plate 98.
  • a second conduit 101 connected to a source of inert gas under pressure (not shown in the figure), crosses the plate 98 through an orifice 102 made for this purpose, then the support 69 through an orifice 103, and opens into the gap 104 between the support 69 and the movable plate 61.
  • This conduit 101 is flexible from a certain point so as not to impede the movement of the moving part.
  • an inert gas is injected through the conduit 101 into the gap 104; this inert gas spreads in the gap 104, then in the space defined by the shell 95 and thus protects the junction zone between the nozzles 62 and the plate 61 as well as the gap between the plates 60 and 61; it then flows through the openings 99.
  • an inert gas is injected through the conduit 100; this inert gas spreads in the space between the metal support 69 and the protection plate 98, then flows through the openings 99 thus protecting the jet of liquid metal at its outlet from one of the nozzles 62.
  • the spring means 80 are cooled by injecting compressed air through the conduits 84.
  • a gas that is practically inert with respect to the liquid metal such as nitrogen or argon, is used, or a mixture of inert gases.
  • the invention applies to the protection of all metal casting jets, vertical or parabolic, in particular between ladle and distributor, between ladle and ingot mold, between ladle and ladle, between converter (or oven) and ladle.

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Description

  • L'invention concerne un procédé de protection d'un jet de métal liquide s'écoulant entre un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur selon lequel on crée autour dudit jet et sur la totalité de la hauteur de ce dernier une gaine protectrice gazeuse ascendante, formée à partir d'au moins un gaz pratiquement inerte vis-à-vis dudit métal, par injection dudit gaz inerte autour de la zone d'impact dudit jet et confinement dudit gaz inerte au-dessus de la surface du métal liquide et autour de la base dudit jet au moyen d'un fourreau, ouvert à ses deux extrémités, entourant la base dudit jet et immergé partiellement dans ledit métal liquide.
  • Il est connu de FR-A 2137 090, au nom de la Demanderesse, de réaliser la protection d'un jet de coulée de métal liquide, en particulier l'acier, à l'aide d'une couche de gaz neutre liquéfié entourant le jet de coulée et la surface du bain de métal fondu et d'agiter le bain de métal fondu par une insufflation concomittante de gaz.
  • Le document FR-A 2403852, également au nom de la Demanderesse, décrit un perfectionnement au procédé décrit plus haut, dans lequel le gaz neutre liquéfié est injecté autour du jet de coulée sous forme d'une pluralité de jets entourant celui-ci à différentes hauteurs.
  • Enfin, l'article intitulé «Protection du jet d'acier liquide entre poche et répartiteur de coulée continue. Protection par le procédé SPAL» - Revue de Métallurgie - Juin 1981 - décrit la protection des jets d'acier de coulée continue pour brames entre la poche et le répartiteur.
  • Ces différents systèmes de protection d'un jet de coulée à l'aide de gaz liquéfié ne donnent pas toujours satisfaction.
  • En effet, la création d'une atmosphère inerte sur tout le trajet du jet peut parfois prendre un certain temps: il y a alors entrainement d'air par le métal en écoulement, notamment au niveau de l'impact du jet sur le bain métallique; cet air en- trainé dans le bain réagit avec le métal provoquant la mise en solution d'azote et la formation d'inclusions d'oxydes.
  • Pour remédier à ces inconvénients, la Demanderesse a récemment mis au point un procédé, décrit dans le document FR-A 2516821 mis à la disposition du public le 27.5.1983 selon lequel on crée autour du jet de coulée et sur la totalité de la hauteur de ce dernier, une gaine protectrice gazeuse ascendante formée à partir d'au moins un gaz pratiquement inerte vis-à-vis du métal. De façon plus précise, cette gaine protectrice ascendante est formée par injection du gaz inerte autour de la zone d'impact dudit jet en confinement dudit gaz inerte au-dessus de la surface du métal liquide et autour de la base dudit jet au moyen d'un fourreau, ouvert à ses deux extrémités, entourant la base dudit jet et immergé partiellement dans le métal liquide.
  • Ainsi, le gaz de protection confiné autour du jet et porté à haute température est soumis à une force ascensionnelle qui permet la formation d'une gaine gazeuse protectrice le long du jet de métal circulant à contre-courant de celui-ci et s'opposant à tout entrainement d'air par le métal en écoulement.
  • La présente invention a pour objet un procédé permettant la protection d'un jet de coulée contre l'oxydation sur tout le trajet du jet de coulée et à la surface du bain métallique et permettant de réduire la consommation totale de gaz de protection pour une protection de même qualité.
  • Cet objet est atteint grâce à l'utilisation du procédé selon l'invention qui est caractérisé en ce que l'on injecte au moins un gaz inerte liquéfié au-dessus et à proximité de la surface du métal liquide contenu dans le réceptacle inférieur, à l'intérieur du fourreau et légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau, et, simultanément, on injecte au moins un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois dudit réceptacle, à un débit tel que l'atmosphère gazeuse ascendante formée ait dans ledit fourreau une teneur en oxygène inférieure à 5%.
  • Selon l'invention, l'injection d'un gaz inerte liquéfié au-dessus et à proximité de la surface du métal liquide s'effectue par injection dudit gaz à l'intérieur du fourreau et légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau. La couche protectrice de gaz liquéfié ainsi formée sur la surface de métal liquide se vaporise et engendre, à l'intérieur du fourreau, une atmosphère gazeuse qui s'échappe par l'ouverture supérieure de ce dernier et s'oppose à tout entraînement d'air par le jet de coulée. L'injection simultanée, conforme à l'invention, d'un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois du réceptacle, en-dessous de la zone d'impact du jet, participe également à la formation de cette gaine protectrice gazeuse ascendante. De plus, l'injection du gaz inerte dans le métal liquide provoque un brassage dudit métal qui empêche les solidifications parasites, favorise une coalescence des inclusions et donc une décantation ultérieure de ces dernières, et permet un effet de purge, c'est-à-dire la désorption des gaz dissous dans le bain; on évite ainsi la formation d'une croûte qui, sans brassage du bain métallique, se formerait au bout d'un certain temps.
  • Le gaz inerte liquéfié et le gaz inerte injecté dans le métal liquide sont soit de même nature, soit de nature différente.
  • Pour que l'atmosphère gazeuse ascendante formée soit considérée comme inerte vis-à-vis du métal, il faut qu'elle contienne moins de 5% d'oxygène. Une valeur représentative de cette teneur en oxygène est le rapport
    Figure imgb0001
    (V2 et T2 étant la vitesse et la température auxquelles l'atmosphère gazeuse ascendante formée atteint l'ouverture supérieure du fourreau); à ces caractéristiques du flux gazeux ascendant, on peut associer la rétrodiffusion de l'air due au fait que ledit flux empêche l'air de pénétrer dans le fourreau, et donc la teneur en oxygène dudit flux gazeux.
  • C'est pourquoi, selon l'invention, on règle le débit d'injection D, du gaz inerte liquéfié de façon à ce que la valeur de
    Figure imgb0002
    corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure à 5%, selon l'équation:
    Figure imgb0003
    dans laquelle:
    • - T1 est la température d'ébullition du gaz inerte liquéfié, exprimée en degrés K;
    • - S, et S2 sont les sections des ouvertures inférieure et supérieure du fourreau;
    • - PL et PG sont les masses volumiques du gaz inerte à l'état liquide et à l'état gazeux;
    • - V2 est exprimée en m/s, T2 en degrés K et D, en litre/min/m2. D'autre part, on règle le débit d'injection D2 du gaz inerte dans le métal liquide de façon à ce que la valeur de
      Figure imgb0004
      corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure à 5%, selon l'équation'
      Figure imgb0005
      dans laquelle V2, T2, T1, S1, S2, PL, PG sont les mêmes paramètres que ceux de l'équation (1) ci-dessus, T est la température du métal liquide exprimée en degrés K et D2 est exprimé en m3/heure.
  • Par exemple, si le gaz inerte utilisé est de l'azote, on détermine expérimentalement la valeur
    Figure imgb0006
    nécessaire pour que la teneur en oxygène de l'atmosphère soit inférieure à 5%; et, compte tenu des paramètres relatifs à l'azote (T,, PL, PG) et des dimensions du fourreau utilisé (sections S1 et S2), on règle le débit de l'azote injecté selon l'équation (1) et/ou (2). Si le gaz inerte utilisé est de l'argon, on détermine expérimentalement la valeur
    Figure imgb0007
    qui doit être supérieure à 1,7·10-4m/s/°K et on règle le débit de l'argon injecté selon l'équation (1) et/ou (2).
  • Selon une variante de réalisation de l'invention, on complète la protection du jet de métal liquide, immédiatement à son débouché du fond du réservoir supérieur, en créant une atmosphère de protection gazeuse formée à partir d'au moins un gaz pratiquement inerte vis-à-vis dudit métal, ladite atmosphère enveloppant un dispositif obturateur monté extérieurement sur le fond dudit réservoir supérieur, comportant une plaque fixe et un équipage mobile comprenant une plaque mobile appliquée contre ladite plaque fixe et un support métallique solidaire de ladite plaque mobile pour au moins une busette pouvant venir en communication avec le trou d'écoulement du métal liquide. De façon plus précise, l'atmosphère gazeuse inerte formée s'oppose plus particulièrement à toute infiltration d'air dans l'interstice entre la plaque fixe et la plaque mobile ainsi que dans la zone de jonction entre la plaque mobile et la ou les busettes et protège également le jet de métal juste à sa sortie d'une des busettes.
  • Cette protection du jet de métal liquide, immédiatement à son débouché du réservoir supérieur, complète avantageusement la protection dudit jet sur toute sa hauteur par la gaine gazeuse ascendante; en effet, le jet de métal liquide ne peut ainsi entraîner, lors de son écoulement, que du gaz inerte dans le fourreau entourant sa base.
  • L'invention a également pour objet une installation de transfert d'un métal liquide mettant en oeuvre le procédé considéré qui comporte un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur muni d'un garnissage réfractaire interne et un fourreau an matériau réfractaire, ouvert à ses deux extre- mités, l'ouverture supérieure dudit fourreau étant située en-dessous du débouché du réservoir supérieur, l'extrémité inférieure dudit fourreau étant située à distance du fond du réceptacle inférieur tandis que l'extrémité supérieure dudit fourreau fait saillie largement au-dessus du bord dudit réceptacle inférieur. Cette installation comporte des moyens d'injection d'un gaz inerte liquéfié à l'intérieur dudit fourreau et légèrement en-dessous de l'ouverture supérieur dudit fourreau et légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau et des moyens d'injection d'au moins un gaz inerte par le fond ou les parois du réceptacle inférieur, lesdits moyens d'injection d'un gaz inerte liquéfié et d'au moins un gaz inerte étant destinés à fonctionner simultanément.
  • Les avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
    • - la fig. 1 est une coupe schématique partielle d'une première variante d'un premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention;
    • - la fig. 2 est une coupe partielle selon la ligne II-II de la fig.1, vue selon la flèche X;
    • - la fig. 3 est une coupe partielle dans le même plan que la fig 2, représentant une deuxième variante du premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention;
    • - la fig. 4 est une coupe partielle dans le même plan que la fig. 2, représentant un deuxième mode de réalisation d'une installation, la moitié de droite représentant une première variante et la moitié de gauche représentant une deuxième variante dudit deuxième mode de réalisation;
    • - la fig. 5 est une coupe partielle dans le même plan que la fig. 4, mais avec arrachement, représentant une troisième variante du deuxième mode de réalisation d'une installation selon l'invention;
    • - les fig. 6, 7, 8 et 9 sont des représentations schématiques partiellement en coupe de quatre modes de réalisation du dispositif de protection .du jet de coulée à la sortie du réservoir supérieur.
  • Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, un réservoir supérieur 1 contient du métal en fusion qui, après avoir traversé un dispositif obturateur à plaques 2 monté extérieurement sur le fond du réservoir 1, s'écoule sous la forme d'un jet J et arrive dans un réceptacle inférieur 3. Les parois et le fond de ce réceptacle 3 sont formés d'une cuirasse externe 4, d'un garnissage intermédiaire de sable 5 et d'un garnissage réfractaire interne 6. Un fourreau 7 en matériau réfractaire, ouvert à ses deux extrémités et partiellement immergé dans le bain 8 de métal liquide contenu dans le réceptacle 3, est disposé autour du jet J. Ce fourreau comporte deux parties 9 et 10; la partie supérieure 9 fait largement saittie au-dessus des bords du réceptacle 3; elle est en forme de tronc de pyramide comportant quatre parois 9a, 9b, 9c, 9d; deux parois opposées 9a et 9b de cette partie supérieure 9 prennent appui sur deux bords supérieurs opposés du réceptacle 3. La partie inférieure 10 est constituée de deux plaques verticales 10a, 10b au droit des parties 9d et 9c de la partie 9, immergées dans le bain de métal liquide 8. Le fourreau 7 est disposé de façon que son axe coïncide sensiblement avec le jet J. L'ouverture inférieure du fourreau 7 présente une section S1 et l'ouverture supérieure une section S2.
  • Un réservoir de gaz inerte liquéfié 11 est relié par un conduit 12 muni d'une vanne 13 à un séparateur de phases 14 qui, par l'intermédiaire d'une vanne 15 de réglage de débit, alimente en gaz liquéfié un tube d'injection 16 à orifice calibré 17; ce tube d'injection 16 débouche légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure du fourreau 7.
  • Dans la partie du garnissage réfractaire interne 6 du fond du réceptacle 3, qui est en-dessous du fourreau 7, sont incorporés des éléments poreux 21. Ces éléments poreux 21 sont reliés par des tubulures 22 placées dans le garnissage de sable intermédiaire 5 et connectées à un distributeur 23 relié lui-même à une source 24 de gaz inerte sous pression.
  • Le fonctionnement de l'installation représentée aux figures 1 et 2 est le suivant. On injecte dans la partie supérieure 9 du fourreau 7 le gaz inerte liquéfié provenant du réservoir 11 à l'aide du tube d'injection 16 qui déverse ce gaz inerte liquéfié directement sur la surface du bain de métal liquide 8 contenu dans le réceptacle 3. Le gaz inerte liquéfié ainsi versé forme, par caléfaction, une couche liquide sur la partie de la surface du bain 8 qui est comprise entre les plaques 10a et 10b et se vaporise en créant une gaine gazeuse ascendante qui, au début, chasse l'air qui était contenu dans le fourreau 7 puis s'oppose ensuite à toute entrée d'air éventuellement amené par le jet de coulée J. Etant donné la forme resserrée vers le haut de la partie 9 du fourreau 7, cette gaine protectrice ascendante s'écoule selon les flèches F, en direction du jet de coulée J. Simultanément, on injecte le gaz inerte provenant de la source 24 dans le bain de métal liquide 8 autour de la zone d'impact du jet J, par l'intermédiaire des éléments poreux 21. Le gaz s'échappe en bulles qui viennent crever à la surface du bain 8 et forment une colonne gazeuse ascendante qui, canalisée par le fourreau 7, s'écoule selon les flèches F. De plus, l'injection du gaz inerte dans le bain métallique 8 provoque un brassage dudit bain et permet d'éviter la formation d'une croûte à la surface du bain 8, comme on l'a expliqué précédemment. On règle les débits du gaz inerte injecté dans le métal liquide, comme on l'a expliqué ci-dessus, de façon telle que le rapport vitesse sur température de l'atmosphère formée dans le fourreau corresponde à une teneur en oxygène de cette atmosphère inférieure à 5%.
  • Selon la variante de réalisation représentée à la figure 3, des tuyères métalliques 25 sont incorporées au garnissage réfractaire interne 6 du fond du réceptacle 3. Ces tuyères 25 sont reliées (de la même façon que les éléments poreux 21 des figures 1 et 2) à une source de gaz inerte sous pression 24 par l'intermédiaire du tubulures 22. Tous les éléments de cette installation (à l'exception des tuyères 25 qui remplacent les éléments poreux 21) sont identiques et portent les mêmes références que ceux de l'installation représentée aux figures 1 et 2; et le fonctionnement est le même.
  • Selon le mode de réalisation représenté à la figure 4, un réservoir supérieur 41 contient du métal en fusion qui, après avoir traversé un dispositif obturateur à plaques 42, s'écoule sous forme d'un jet J et arrive dans un réceptacle inférieur 43. Les parois et le fond de ce réceptacle 43 sont formés d'une cuirasse externe 44, d'un garnissage intermédiaire de sable 45 et d'un garnissage réfractaire interne 46. Un fourreau 47, ouvert à ses deux extrémités et partiellement immergé dans le bain 48 de métal liquide contenu dans le réceptacle 43, est disposé autour du jet J. Ce fourreau 47 comporte deux parties 49 et 50; la partie supérieure 49 est en forme de tronc de pyramide comportant quatre parois 49a, 49b, 49c, 49d; deux parois opposées 49a et 49b de cette partie 49 prennent appui sur deux bords opposés du réceptacle 43. La partie inférieure 50 est constituée de deux plaques verticales 50a et 50b, au droit des parties 49c et 49d de la partie 49, immergées dans le bain de métal liquide 48. Le fourreau 47 est disposé de façon telle que son axe coïncide sensiblement avec le jet J.
  • Selon la première variante de réalisation représentée sur la moitié de droite de la figure 4, des tuyères métalliques 51 traversent le garnissage réfractaire interne 46 des parois du réceptacle 43 ces tuyères 51 sont reliées, par l'intermédiaire de tubulures 52, placées dans le garnissage de sable intermédiaire 45, à un distributeur 53, relié lui-même à une source 54 de gaz inerte sous pression. Les tuyères 51, qui ont un diamètre de 1 à 4 mm et de préférence de 2 mm, sont placées de façon à déboucher à une distance d'environ 25 à 30 cm en-dessous de la surface du bain de métal liquide 48.
  • Selon la deuxième variante de réalisation représentée sur la moitié gauche de la figure 4, des éléments poreux 55 sont incorporés au garnissage réfractaire interne 46 des parois du réceptacle 43; ces éléments poreux 55 sont reliés par des tubulures 52' à un distributeur 53', relié lui-même à une source de gaz inerte sous pression (les éléments 52' et 53' sont identiques aux éléments 52 et 53).
  • Selon la troisième variante de réalisation représentée sur la figure 5, des conduits 56 sont ménagés longitudinalement dans le garnissage réfractaire 46 des parois du réceptacle 43. Ces conduits 56 sont reliés, à leur partie supérieure, par l'intermédiaire de tubulures 57, à un distributeur 58, relié lui-même à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure ). Les conduits 56 communiquent, à leur partie inférieure, avec des conduits 59 qui sont ménagés transversalement dans le garnissage réfractaire 46 et qui débouchent dans le bain de métal liquide contenu dans le réceptacle 43.
  • Le fonctionnement de l'installation représentée aux figures 4 et 5 est le suivant. On injecte un gaz inerte dans le bain de métal liquide 48 par l'intermédiaire, soit des tuyères 51, soit des éléments poreux 55, soit des conduits 56, 59, conformément à l'un des trois modes de réalisation décrits ci-dessus. Simultanément, on injecte dans la partie supérieure 49 du fourreau 47 un gaz inerte liquéfié. On obtient ainsi, à la fois, formation d'une gaine gazeuse inerte ascendante et brassage du bain métallique.
  • On donne, ci-dessous, à titre non limitatif, deux exemples de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention à l'aide d'une des installations représentées aux figures 1 à 5.
    • Exemple 1
  • Le gaz inerte utilisé est de l'argon.
  • On désire que l'atmosphère formée dans le fourreau ait une teneur en oxygène inférieure à 1%. On détermine expérimentalement la valeur
    Figure imgb0008
    correspondante, soit
    Figure imgb0009
  • Les paramètres relatifs à l'argon sont les suivants:
    • Ti - 87°K
    • PL = 1400 kg/m3
    • PG = 5,85 kg/m3.
  • Le fourreau utilisé a des dimensions telles que
    Figure imgb0010
  • Selon l'équation (1),
    Figure imgb0011
    si on injectait uniquement de l'argon liquéfié, on devrait l'injecter à un débit > 4.73 I/mn/m2.
  • Mais, simultanément, on injecte de l'argon gazeux dans le bain de métal liquide à un débit de 20 m3/h. Cette quantité d'argon gazeux est, selon l'équation (2), équivalente du point de vue efficacité de l'inertage à 0,41 litres/mn d'argon liquide. On injecte donc, simultanément, de l'argon gazeux à un débit de 20 m3/h dans le métal liquide et de l'argon liquéfié à l'entrée du fourreau à un débit de 4,32 l/mn/m2.
    • Exemple 2
  • Le gaz inerte liquide utilisé est de l'azote et le gaz inerte injecté dans le bain métal liquide est de l'argon.
  • On désire que l'atmosphère formée dans le fourreau ait une teneur en oxygène inférieure à 1%. On détermine expérimentalement la valeur
    Figure imgb0012
    correspondante, soit
    Figure imgb0013
  • Les paramètres relatifs à l'azote sont les suivants:
    • T1 = 77°K
    • PL - 808 kg/m3
    • PG = 4,6 kg/m3.
  • Le fourreau utilisé a des dimensions telles que
    Figure imgb0014
  • Selon l'équation (1)
    Figure imgb0015
    si on injectait uniquement de l'azote liquéfié, on devrait l'injecter à un débit > 15 I/mn/m2.
  • Mais, simultanément, on injecte dans le métal liquide de l'argon gazeux à un débit de 20 m3/h qui est, selon l'équation (2), équivalent à 0,41 I/mn d'argon liquéfié. On injecte donc, simultanément, de l'argon gazeux à un débit de 20 m3/h dans le métal liquide et de l'azote liquéfié à l'entrée du fourreau à un débit de 13,7 l/mn/m2.
  • La figure 6 représente le dispositif obturateur à plaques 2 (ou 42) monté extérieurement sur le fond du réservoir supérieur 1 (ou 41). Ce dispositif obturateur à plaques est de type connu et décrit dans la demande EP-A-0048641 du 18.08.81, au nom du demandeur. Il comporte une plaque fixe 60 et une plaque mobile 61 appliquées l'une contre l'autre, la plaque mobile 61 étant montée rotativement et portant deux busettes 62; les plaques 60 et 61 et les busettes 62 sont en matériau réfractaire, par exemple en alumine imprégnée. La plaque mobile 61 est munie d'une roue dentée 36, susceptible d'être entraînée par un pignon 37 relié à un moteur (non représenté sur la figure). La plaque 60 est traversée par un orifice 63, placé en alignement avec le trou de coulée 64 qui est ménagé dans le revêtement interne réfractaire 65 et la cuirasse métallique externe 66 constituant le fond du réservoir 1. La plaque mobile est traversée par deux passages 67. Chaque busette 62 est traversée par un canal 68 et montée à demeure (par exemple par un système à baïonnette) sur la plaque mobile 61 par l'intermédiaire d'un support métallique 69 de façon à ce que son canal 68 soit en alignement avec le passage 67 correspondant. Par rotation de la plaque 61, on amène donc l'une ou l'autre des busettes 62 en communication avec le trou de coulée 64.
  • Un boîtier métallique 70 est monté de façon étanche sur le fond du récipient 1 et enveloppe pratiquement complètement le dispositif obturateur 2; une ouverture 71 est prévue à la partie inférieure du boîtier 70 pour le passge des busettes. Un conduit 72, relié à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure), débouche dans le boîtier 70.
  • Le gaz inerte introduit par le conduit 72 se répand dans le boîtier 70 et s'échappe par l'ouverture 71. Ce gaz inerte forme ainsi une atmosphère qui protège le dispositif 2 contre l'air atmosphérique, et plus particulièrement l'interstice entre les plaques 60 et 61 et la zone de jonction entre les busettes 62 et la plaque 61, ainsi que le jet de métal liquide à sa sortie d'une des busettes 62.
  • La figure 7 représente un dispositif obturateur à plaques 2 identique à celui de la figure 6 (les mêmes références ont été affectées aux mêmes éléments), mais qui comporte, en plus, un moyen à ressort 73 pour maintenir les plaques 60 et 61 l'une contre l'autre. Un boîtier 70 identique à celui de la figure 6 enveloppe le dispositif 2. Le moyen à ressort 73 comporte une butée 74 en forme de coupelle renversée ouverte à son extrémité inférieure et solidaire de la plaque 61 par l'intermédiaire du support métallique 69, une pièce d'appui 75 en forme de piston solidaire de la plaque 60 et un ressort 76 interposé entre la butée 74 et la pièce 75. Un conduit 77, relié à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure), débouche dans la butée 74 après avoir traversé le boîtier 70 par un orifice 78 ménagé à cet effet. Ainsi, le gaz inerte amené par le conduit 77 refroidit le moyen à ressort 73, puis se répand dans le boîtier 70 en jouant son rôle de protection pour le dispositif 2 et s'échappe par l'ouverture 71.
  • La figure 8 représente un dispositif obturateur à plaques 2 identique à celui de la figure 6 (les mêmes références ont été affectées aux mêmes éléments), mais qui comporte, en plus, deux moyens à ressort 80 pour maintenir les plaques 60 et 61 l'une contre l'autre. Les moyens à ressort 80 comportent une butée 81 en forme de coupelle renversée ouverte à son extrémité inférieure et solidaire de la plaque 61 par l'intermédiaire du support métallique 69, une pièce d'appui 82 en forme de piston solidaire de la plaque 60 et un ressort 83 interposé entre la butée 81 et la pièce 82. Un conduit 84, relié à une source d'air comprimé, débouche dans la butée 81.
  • Une virole métallique 85 est disposée concentriquement à la plaque mobile 61 ; elle est solidaire, à son extrémité supérieure 86, de la plaque fixe 60 et son extrémité inférieure 87 s.'arrête à proximité de la partie supérieure 88 des moyens à ressort 80. Un conduit 89, relié à une source de gaz inerte sous pression, débouche dans la virole 85. La virole 85 comporte une ouverture (non représentée sur la figure) pour le passage du pignon moteur (non représenté sur la figure) de la plaque mobile 61.
  • Une plaque métallique de protection 90, pourvue d'ouvertures 91, est fixée au support 69 (par exemple par clavetage), à distance et en-dessous dudit support 69. Un conduit 92, relié à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure), est fixé au support 69 (par exemple par soudage) et débouche dans l'espace défini par la plaque mobile 61 et la plaque de protection 90.
  • Le fonctionnement de l'installation de la figure 8 est le suivant: on injecte un gaz inerte par le conduit 89 à l'intérieure de la virole 85; ce gaz inerte se répand dans l'espace défini par la virole 85 et protège ainsi l'interstice entre les plaques 60 et 61 ainsi que la zone de jonction entre les busettes 62 et la plaque 61; il s'écoule ensuite par les ouvertures 91. Simultanément, on injecte un gaz inerte par le conduit 92; ce gaz inerte se répand dans l'espace compris entre le support métallique 69 et la plaque de protection 90, puis s'écoule par les ouvertures 91 protégeant ainsi le jet de métal liquide à sa sortie d'une des busettes 62. D'autre part, on refroidit les moyens à ressort 80 par injection d'air comprimé par les conduits 84.
  • La figure 9 représente un dispositif obturateur à plaques 2 comportant deux moyens à ressort 80, identique à celui de la figure 8 (les mêmes références ont été affectées aux mêmes éléments). Une virole métallique 95, concentrique à la plaque mobile 61 est solidaire, à son extrémité supérieure 96, de la plaque fixe 60; son extrémité inférieure 97 s'arrête à proximité de la partie supérieure 88 des moyens à ressort 80. La virole 95 comporte une ouverture (non représentée sur la figure) pour le passge du pignon moteur (non représenté sur la figure) de la plaque mobile 61.
  • Une plaque métallique de protection 98, pourvue d'ouvertures 99 est fixée au support 69 (par exemple par clavetage), à distance et en-dessous dudit support 69. Un premier conduit 100, relié à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure), est fixé au support 69 (par exemple par soudage) et débouche dans l'espace défini par la plaque mobile 61 et la plaque de protection 98. Un deuxième conduit 101, relié à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure), traverse la plaque 98 par un orifice 102 ménagé à cet effet, puis le support 69 par un orifice 103, et débouche dans l'interstice 104 entre le support 69 et la plaque mobile 61. Ce conduit 101 est flexible à partir d'un certain moment pour ne pas gêner le mouvement de l'équipage mobile.
  • Le fonctionnement de l'installation de la figure 9 est le suivant: on injecte un gaz inerte par le conduit 101 dans l'interstice 104; ce gaz inerte se répand dans l'interstice 104, puis dans l'espace défini par la virole 95 et protège ainsi la zone de jonction entre les busettes 62 et la plaque 61 ainsi que l'interstice entre les plaques 60 et 61; il s'écoule ensuite par les ouvertures 99. Simultanément, on injecte un gaz inerte par le conduit 100; ce gaz inerte se répand dans l'espace compris entre le support métallique 69 et la plaque de protection 98, puis s'écoule par les ouvertures 99 protégeant ainsi le jet de métal liquide à sa sortie d'une des busettes 62. D'autre part, on refroidit les moyens à ressort 80 par injection d'air comprimé par les conduits 84.
  • Dans tous les modes de réalisation de l'invention, on utilise soit un gaz pratiquement inerte vis-à-vis du métal liquide tel que de l'azote ou de l'argon, soit un mélange de gaz inertes.
  • L'invention s'applique à la protection de tous les jets de coulée de métaux, verticaux ou paraboliques, notamment entre poche et répartiteur, entre poche et lingotière, entre poche et poche, entre convertisseur (ou four) et poche.

Claims (16)

1. Procédé de protection d'un jet de métal liquide s'écoulant entre un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur selon lequel on crée autour dudit jet et sur la totalité de la hauteur de ce dernier une gaine protectrice gazeuse ascendante, formée à partir d'au moins un gaz pratiquement inerte vis-à-vis dudit métal, par injection dudit gaz inerte autour de la zone d'impact dudit jet et confinement dudit gaz inerte au-dessus de la surface du métal liquide et autour de la base dudit jet au moyen d'un fourreau, ouvert à ses deux extrémités, entourant la base dudit jet et immergé partiellement dans ledit métal liquide, caractérisé en ce que l'on injecte au moins un gaz inerte liquéfié au-dessus et à proximité de la surface du métal liquide contenu dans le réceptacle inférieur, à l'intérieur du fourreau et légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau, et, simultanément, on injecte au moins un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois dudit réceptacle, à un débit tel que l'atmosphère gazeuse ascendante formée ait dans ledit fourreau une teneur en oxygène inférieure à 5%.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz inerte ayant une température d'ébullition T1 et des masses volumiques PL à l'état liquide et PG à l'état gazeux, le fourreau de confinement présentant une ouverture inférieure de section S1 et une ouverture supérieure de section S2, et l'atmosphère gazeuse ascendante atteignant ladite ouverture supérieure de section S1 et une ouverture supérieure de section S2, et l'atmosphère gazeuse ascendante atteignant ladite ouverture supérieure à une vitesse V2 et à une température T2, la valeur de
Figure imgb0016
étant représentative de la teneur en oxygène de ladite atmosphère gazeuse ascendante et étant liée au débit D du gaz inerte liquéfié injecté à l'intérieur du fourreau par la relation:
Figure imgb0017
on règle ledit débit D de façon à ce que ladite valeur de
Figure imgb0018
corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure à 5%.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz inerte ayant une température d'ébullition T, et des masses volumiques PL à l'état liquide et PG à l'état gazeux, le fourreau de confinement présentant une ouverture inférieure de section S, et une ouverture supérieure de section S2, la température du métal liquide étant T, et l'atmosphère gazeuse ascendante atteignant ladite ouverture supérieure à une vitesse V2 et à une température T2 , la valeur de
Figure imgb0019
étant représentative de la teneur en oxygène de ladite atmosphère gazeuse et étant liée au débit D du gaz inerte injecté dans le métal liquide par la relation:
Figure imgb0020
on règle ledit débit D de façon à ce que ladite valeur de
Figure imgb0021
corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure à 5%.
4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le gaz inerte utilisé est de l'azote et en ce que l'on règle les débits dudit gaz de façon à ce que
Figure imgb0022
5. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le gaz inerte utilisé est de l'argon et en ce que l'on règle les débits dudit gaz de façon à ce que
Figure imgb0023
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on crée une atmosphère de protection gazeuse pour le jet de métal liquide, immédiatement à son débouché du fond du réservoir supérieur, ladite atmosphère étant formée à partir d'au moins un gaz pratiquement inerte vis-à-vis dudit métal en enveloppant un dispositif obturateur, monté extérieurement sur le fond dudit réservoir supérieur, comportant une plaque fixe et un équipage mobile comprenant une plaque mobile appliquée contre ladite plaque fixe et un support métallique solidaire de ladite plaque mobile pour au moins une busette pouvant venir en communication avec le trou d'écoulement du métal liquide.
7. Installation de transfert d'un métal liquide mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, comportant un réservoir supérieur (1) et un réceptacle inférieur (3) munis d'un garnissage réfractaire interne, et un fourreau (7) en matériau réfractaire, ouvert à ses deux extrémités, l'ouverture supérieure dudit fourreau (7) étant située en-dessous du débouché du réservoir supérieur (1), l'extrémité inférieure dudit fourreau (7) étant située à distance du fond du réceptacle inférieur (3) tandis que l'extrémité supérieure dudit fourreau (7) fait saillie largement au-dessus du bord dudit réceptacle inférieur (3), caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'injection d'un gaz inerte liquéfié à l'intérieur dudit fourreau et légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau et des moyens d'injection d'au moins un gaz inerte par le fond ou les parois du réceptacle inférieur, lesdits moyens d'injection d'un gaz inerte liquéfié et d'au moins un gaz inerte étant destinés à fonctionner simultanément.
8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'injection d'un gaz inerte liquéfié sont constitués par au moins un tube d'injection (16) muni d'un orifice calibré (17) débouchant légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau (7) et relié, par l'intermédiaire d'organes de variation de débit, à une source de gaz liquéfié (11).
9. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens d'injection d'un gaz inerte par le fond ou les parois du réceptacle inférieur sont constitués par des tuyères métalliques (25) traversant le garnissage réfractaire (6) dudit réceptacle et reliées à une source de gaz inerte sous pression (24).
10. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens d'injection d'un gaz inerte par le fond ou les parois du réceptacle inférieur sont constitués par des éléments poreux ou perméables (21) incorporés au garnissage réfractaire (6) dudit réceptacle et reliés à une source de gaz inerte sous pression (24).
11. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens d'injection d'un gaz inerte par les parois du réceptacle inférieur sont constitués par des conduits (56, 59) ménagés dans le garnissage réfractaire (46) dudit réceptacle et reliés à une source de gaz inerte sous pression.
12. Installation selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour créer une atmosphère de protection gazeuse formée à partir d'au moins un gaz inerte pour un dispositif obturateur (2) monté extérieurement sur le fond du réservoir supérieur (1), comportant une plaque fixe (60) et un équipage mobile comprenant une plaque mobile (61) appliquée contre ladite plaque fixe et un support métallique (69) solidaire de ladite plaque mobile (61) pour au moins une busette (62) pouvant venir en communication avec le trou d'écoulement du métal liquide.
13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un boîtier métallique (70) fixé à étanchéité sur le fond du réservoir supérieur (1), enveloppant le dispositif obturateur (2), pourvu d'au moins une ouverture (71) et comportant un conduit d'amenée d'un gaz inerte (72).
14. Installation selon la revendication 13, dans laquelle le dispositif obturateur (2) comporte au moins un moyen à ressort (73) de maintien de l'équipage mobile contre la plaque fixe (60), caractérisée en ce que le conduit d'amenée du gaz inerte (77) débouche dans le moyen à ressort.
15. Installation selon la revendication 12, dans laquelle le dispositif obturateur (2) comporte au moins un moyen à ressort (80) pour le maintien de l'équipage mobile contre la plaque fixe (60), caractérisée en ce qu'elle comporte:
- une virole (85), concentrique à la plaque mobile (61) dont la partie supérieure est solidaire de la plaque fixe (60) et dont la partie inférieure s'arrête à proximité de la partie supérieure desdits moyens à ressort (80), ladite virole (85) étant munie d'un conduit d'amenée d'un gaz inerte (89),
- une plaque métallique de protection (90) solidarisée au support métallique (69), à distance et en-dessous dudit support métallique (69) et pourvue d'au moins une ouverture (91),
- et un deuxième conduit d'amenée d'un gaz inerte (92) solidaire du support métallique (69) et débouchant dans l'espace défini par ladite plaque de protection et l'équipage mobile.
16. Installation selon la revendication 12, dans laquelle le dispositif obturateur (2) comporte au moins un moyen à ressort (80) pour le maintien de l'équipage mobile contre la plaque fixe (60), caractérisée en ce qu'elle comporte:
- une virole (95), concentrique à la plaque mobile (61), dont la partie supérieure est solidaire de la plaque fixe (60) et dont la partie inférieure s'arrête à proximité de la partie supérieure desdits moyens à ressort (80),
- un premier conduit d'amenée d'un gaz inerte (101) traversant le support métallique (69) et débouchant à fleur de l'interstice entre ledit support métallique (69) et la plaque mobile (61),
- une plaque métallique de protection (98) solidarisée au support métallique (69), à distance et en-dessous dudit support métallique (69) et pourvue d'au moins une ouverture (99), et
- un deuxième conduit d'amenée d'un gaz inerte (100) solidaire du support métallique (69) et débouchant dans l'espace défini par ladite plaque de protection et l'équipage mobile.
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