EP1007247B1 - Procede et dispositif pour la coulee continue en charge des metaux - Google Patents

Procede et dispositif pour la coulee continue en charge des metaux Download PDF

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EP1007247B1
EP1007247B1 EP98940292A EP98940292A EP1007247B1 EP 1007247 B1 EP1007247 B1 EP 1007247B1 EP 98940292 A EP98940292 A EP 98940292A EP 98940292 A EP98940292 A EP 98940292A EP 1007247 B1 EP1007247 B1 EP 1007247B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
casting
slot
ingot mould
aperture
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98940292A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1007247A1 (fr
Inventor
Eric Perrin
Cosimo Salaris
Edouard Weisseldinger
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.)
Forges et Acieries de Dilling SA
Ascometal SA
Sollac SA
Ugitech SA
Original Assignee
Forges et Acieries de Dilling SA
Ascometal SA
Sollac SA
Ugine Savoie Imphy SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forges et Acieries de Dilling SA, Ascometal SA, Sollac SA, Ugine Savoie Imphy SA, Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC filed Critical Forges et Acieries de Dilling SA
Publication of EP1007247A1 publication Critical patent/EP1007247A1/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
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055—Cooling the moulds
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0401—Moulds provided with a feed head
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • 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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations

Definitions

  • the present invention relates to continuous casting in charge of metals, especially steel. It relates more specifically to the elements constitutive of the ingot mold of which it is a question of regulating their relative positioning during assembly of the assembly.
  • Continuous casting under load can be seen as an evolution of the classic continuous casting which is manifested by the fact that the meniscus (free surface of the cast metal) is pushed upwards relative to the level where the solidification of the metal begins against the cooled copper of the mold, while these two levels are almost confused in continuous casting classic.
  • This originality is obtained by the installation, on the part in cooled copper of the ingot mold, of a joined extension of refractory material thermal insulation intended to contain the liquid metal poured and on the wall of which any consequent parasitic solidification must be avoided. Therefore, the solidification of the cast metal can start correctly on the edge upper part of this copper part.
  • the bottom of the riser consists of a part in dense refractory with good mechanical resistance, such as Sialon®.
  • This part will fulfill a role of transition zone between the cooled copper of the ingot mold and the fibrous heat-insulating refractory of the riser placed at the on it, which would degrade too quickly if placed directly on the contact of the upper edge of the cooled copper body, where the frank solidification of the cast metal.
  • the risk of parasitic premature solidifications on this intermediate part is increased, but remains without consequences thanks to the blowing of the shear gas at the interface with copper, which interrupts the downward spread of this unwanted process.
  • the shear gas flow is injected through a low slit thickness (barely a few tenths of a mm), which is achieved by compression.
  • a cord of refractory fibrous material placed between the insert of Sialon and the copper body of the ingot mold. Using means of tightening, the cord is compressed until the slit thickness is obtained desired, which is calibrated using regulated shims.
  • the object of the present invention is to allow a distribution homogeneous linear flow of shear gas injected at the interface "refractory riser-cooled metal body of the mold" in bypassing the adjustment of the thickness of the injection slot, and retaining this homogeneous "hot” distribution.
  • the invention relates to a method of regulation of the injection, during casting, of a fluid through a slot injection at the interface "cooled metal body - extension refractory "of a continuous casting ingot mold in charge of metals and opening out around the inside periphery of this mold, the latter being provided with means for locally adjusting the thickness of the slot, process characterized in that, outside of the casting periods, through said slot a flammable fluid, which is ignited upon leaving the slot, and in that one intervenes on said adjustment means so such that the height of the flames emerging from the slit is substantially constant along the entire inside perimeter of the mold.
  • the very idea behind the invention is that we no longer look for a uniform slit thickness over the entire shear gas injection perimeter but uniformity of the distribution of the gas flow according to this perimeter, which is materialized by a curtain of flames, the height of which can be adjusted at any point.
  • the mold consists of two adjoining stages 1 and 14, distinguished from each other in the figures by the horizontal line A-A and at the interface of which is the gas injection slot 20 shearing.
  • the lower stage 1 constitutes the crystallizer. This is the part properly "active" of the mold, because this is where the solidification process of the cast metal by massive extraction of heat.
  • This part made of copper (more generally of copper alloy), energetically cooled by water circulation, has an interior passage 2 for the cast metal 3, in which the latter, in contact with the walls cold metal, will form a solidified crust 4. Once properly initiated, this solidification will continue gradually from the periphery toward the center of the poured product as it advances downward within the mold in the extraction direction indicated by arrow 5.
  • the crystallizer 1 is itself preferably formed of two sets superimposed: a main tubular body 6, extended from above by a auxiliary element 7, well adjusted and aligned internally with the body 6 so to offer the cast product a regular and continuous passage.
  • the main body 6 is conventionally constituted, in the case of the casting of elongated section products such as slabs, by four jointing plates assembled at right angles, or, in the case of casting blooms or billets, by a monolithic tubular element.
  • this body 6 the inner surface of which is intended to come into contact cast metal, is energetically cooled by circulation, against its face external, of a sheet of water channeled in a vertical passage 8 arranged at this effect thanks to a jacket 9 placed a short distance from said face.
  • the shirt 9 has at its ends an upper opening 10 and a lower opening which connect passage 8 respectively with a high discharge chamber 10 and a chamber low introduction not visible in the figures.
  • the auxiliary element 7 is formed in turn by a ring cooled by an internal water circulation in a horizontal channel 12 arranged at proximity of the upper edge 13 on which the solidification of the cast metal.
  • the essential role of ring 7 is precisely to protect thermally this edge 13, which will be very strongly stressed on the plane thermo-mechanical during casting, cooling it more efficiently what can the body's water cooling system do main tubular 6.
  • the upper stage 14 consists of an extension in material uncooled refractory, whose inner wall is also, and for reasons already explained, aligned with that of floor 1.
  • the assembly "cooled metallic crystallizer 1 surmounted by the riser insulating refractory 14 "defines a calibrating passage for the cast metal 3, the upper portion 15 delimited by the extension constitutes a buffer zone of containment of hydrodynamic disturbances caused by the arrival (not shown) of the molten metal in the ingot mold, and the portion 16, which extends it downward, is the solidification zone of the metal sank.
  • a lost inert gas injection circuit (argon by example) is provided between the riser 14 and the crystallizer 7.
  • This circuit includes an annular slot 20 formed at the interface "booster-crystallizer" opening onto the inner periphery of the mold.
  • the slot is connected to a distribution chamber 19 supplied with argon through a calibrated tubing 21, itself connected to a pressurized argon source 22.
  • a tiling 23 envelops it at a distance. 14 thus defining with it a closed box making it possible to limit the risk of oxidation of the liquid metal poured into the mold by air oxygen through refractory mass 17 inevitably somewhat porous.
  • a compressible bead 24 (made of fibrous refractory material by example) serves as a spacer for adjusting the thickness of slot 20.
  • a tightening crown 25 makes it possible to compress this cord using of elastic tightening nuts 28 screwed onto the free end threaded with tie rods 26 caught in anchor pads 27 fixed in the insert 7.
  • the elasticity desired tightening can be obtained as seen by Belleville washers 29 stacked around tie rods 26 under the crown 25 and pertaining to an incoming return 30 of the tapping 23 provided for in its part higher.
  • the box surrounding the extension 14 is partially closed. upper opposite the clamping ring 25 by means of a plug annular 33 fixed under said crown and whose width is adjusted to ability to occupy opening left between return 30 and riser 17
  • An O-ring seal 34 is provided in a groove formed on the inside edge of the return 30 to allow the plug 33 to be able freely slide during adjustments.
  • a vent 35 is advantageously provided through the plug 33 and the crown 25 to allow the purge of the box as explained below.
  • the "two-way" selector 36 has the function of being able to switch to choice on the argon 22 source used during casting, or on a source annex 38 containing a combustible flammable fluid which will inject through slot 20 during inter-flow periods in accordance with the invention.
  • This flammable fluid is for example natural gas.
  • the "cold" situation is taken advantage of to start by adjusting the thickness of the slot 20 to a value of a few tenths of a mm, for example 0.2 mm, by compressing more or minus the spacer cord 24 using the crown 25 as previously stated.
  • the selector 36 being in the position of the Figure 2, flammable fluid from the source 38 is then injected by the slot 20 at a flow rate, initially low, controlled by the regulating valve 37. This gas is ignited with air at the outlet of the slot 20.
  • the latter is then used in the manner of a burner which produces on the inner periphery of the ingot mold a flame curtain 39 whose height can be variable according to the location as a function of the local flow of fuel leaving the slot directly above the location in question.
  • Distribution of fluid flow flammable along this circumference is then adjusted by intervention on the clamping nuts 28 until the flame height 39 is slightly close constant over the entire perimeter when the opening of valve 37 is adjusted to allow a flame height of a few centimeters.
  • a flame height of 2 to 3 cm is sufficient to then ensure a satisfactory flow of argon shear through the slot 20 thus adjusted.
  • the invention has the additional advantage of being able to ensure “cold” sealing of the complete injection circuit. For this, during injecting flammable fluid, a flame can be manually walked all along the circuit. The slightest possible leak is then immediately detected.

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Description

La présente invention concerne la coulée continue en charge des métaux, de l'acier en particulier. Elle a trait plus spécialement aux éléments constitutifs de la lingotière dont il s'agit de régler minutieusement leur positionnement relatif lors du montage de l'ensemble.
La coulée continue en charge peut être vue comme une évolution de la coulée continue classique qui se manifeste par le fait que le ménisque (surface libre du métal coulé) est repoussé vers le haut par rapport au niveau où s'initie la solidification du métal contre le cuivre refroidi de la lingotière, alors que ces deux niveaux sont quasiment confondus en coulée continue classique. Cette originalité est obtenue par la mise en place, sur la partie en cuivre refroidi de la lingotière, d'une rehausse jointive en matériau réfractaire thermo-isolant destinée à contenir le métal liquide coulé et sur la paroi de laquelle toute solidification parasite conséquente doit être évitée. Dès lors, la solidification du métal coulé peut démarrer correctement sur l'arête supérieure de cette partie en cuivre. Pour cette raison, une injection d'un gaz inerte (de l'argon par exemple) a lieu selon le périmètre intérieur de la lingotière entre la partie en cuivre et la rehausse sous forme de jets destinés à cisailler l'éventuel voile de solidification non désiré qui aurait tendance à se former déjà au contact de la rehausse réfractaire. On trouve décrit ce type de dispositions dans le document FR-A-2703609.
Comme le prévoit la demande de brevet FR-A-2747061, on a alors avantage à ce que le bas de la rehausse soit constitué d'une partie en réfractaire dense à bonne résistance mécanique, tel que du Sialon®. Cette partie va remplir un rôle de zone de transition entre le cuivre refroidi de la lingotière et le réfractaire thermo-isolant fibreux de la rehausse placée au dessus, lequel se dégraderait trop rapidement s'il était placé directement au contact de l'arête supérieure du corps refroidi en cuivre, là où commence la solidification franche du métal coulé. En contrepartie, le risque de solidifications prématurées parasites sur cette partie intermédiaire est accru, mais reste sans conséquences grâce au soufflage du gaz de cisaillage à l'interface avec le cuivre, qui interrompt la propagation vers le bas de ce processus indésirable.
Le flux de gaz de cisaillage est injecté par une fente de faible épaisseur (quelques dixièmes de mm à peine suffisent), que l'on réalise par compression. d'un cordon en matière réfractaire fibreuse placé entre l'insert de Sialon et le corps en cuivre de la lingotière. A l'aide de moyens de serrage, le cordon est comprimé jusqu'à l'obtention de l'épaisseur de fente voulue, que l'on calibre à l'aide de cales réglées.
Une répartition homogène du débit gazeux selon le pourtour intérieur de la lingotière s'avère cependant nécessaire au bon déroulement du processus de coulée. Or, malgré tout le soin que l'on peut apporter au réglage de l'épaisseur de fente " à froid " (en l'absence de métal coulé), cette bonne répartition linéaire n'est généralement pas correctement assurée. D'une part, il ne peut être tenu compte des disparités locales de pertes de charge à l'interface cuivre-réfractaire, qui sont liées, entre autres, à des variations locales de la micro-rugosité des deux surfaces en vis-à-vis définissant la fente d'injection. En outre, l'homogénéité est encore moins bien assurée en fonctionnement "à chaud" (présence du métal coulé) du fait de phénomènes de dilatation différentielle des matériaux en présence.
Le but de la présente invention est de permettre une répartition linéaire homogène du débit de gaz de cisaillage injecté à l'interface "rehausse réfractaire-corps métallique refroidi de la lingotière" en s'affranchissant du réglage de l'épaisseur de la fente d'injection, et en conservant cette répartition homogène "à chaud".
Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un procédé de réglage de l'injection, en cours de coulée, d'un fluide au travers d'une fente d'injection ménagée à l'interface "corps métallique refroidi - rehausse réfractaire" d'une lingotière de coulée continue en charge des métaux et débouchant selon le pourtour intérieur de cette lingotière, celle-ci étant pourvue de moyens pour régler localement l'épaisseur de la fente, procédé caractérisé en ce que, en dehors des périodes de coulée, on injecte à travers ladite fente un fluide inflammable, que l'on enflamme à sa sortie de la fente, et en ce que l'on intervient sur lesdits moyens de réglage de manière telle que la hauteur des flammes sortant de la fente soit sensiblement constante selon tout le périmètre intérieur de la lingotière.
Comme on l'aura compris, l'idée-mêre à la base de l'invention est qu'on ne recherche plus une épaisseur de fente uniforme sur tout le périmètre d'injection du gaz de cisaillage, mais une uniformité de la répartition du débit de gaz selon ce périmètre, que l'on matérialise par un rideau de flammes dont on règle la hauteur en tout point.
L'invention a également pour objet, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé et destiné à une lingotière de coulée continue en charge des métaux présentant, ménagéeà l'interface "corps métallique refroidi-rehausse réfractaire" une fente d'injection d'un fluide débouchant selon le pourtour intérieur de la lingotière, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend:
  • une ligne d'amenée d'un fluide dans ladite fente d'injection pourvue d'une vanne de réglage du débit et d'un sélecteur d'arrivée pouvant se connecter sur la sortie de sources différentes d'alimentation de fluides ;
  • et des moyens de serrage élastique permettant de régler la largeur de la fente d'injection selon le périmètre intérieur de la lingotière.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaítront plus clairement au vu de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessins unique annexée sur laquelle:
  • la figure 1 montre schématiquement, vue en coupe verticale partielle, le haut d'une lingotière de coulée continue en charge d'acier en situation dite "à chaud", c'est-à-dire en cours de coulée, et équipée des moyens de réalisation de l'invention;
  • la figure 2, analogue à la figure 1, montre la situation de la lingotière "à froid", c'est-à-dire vide de tout métal à couler, à un moment avant la coulée où s'effectuent les réglages de la distribution du débit de gaz de cisaillage conformément à l'invention.
Sur les figures, les mêmes éléments sont représentés par des références identiques.
Comme on le voit, la lingotière est composée de deux étages jointifs 1 et 14, distingués l'un de l'autre sur les figures par la ligne horizontale A-A et à l'interface desquels se trouve la fente 20 d'injection du gaz de cisaillage.
L'étage inférieur 1 constitue le cristallisoir. Il s'agit de la partie proprement "active" de la lingotière, car c'est là que débute et progresse le processus de solidification du métal coulé par extraction massive de chaleur. Cette partie, en cuivre (plus généralement en alliage de cuivre), énergiquement refroidie par circulation d'eau, présente un passage intérieur 2 pour le métal coulé 3, dans lequel ce dernier, au contact des parois métalliques froides, va former une croûte solidifiée 4. Une fois correctement initiée, cette solidification va se poursuivre progressivement de la périphérie vers le centre du produit coulé, à mesure que celui-ci avance vers le bas au sein de la lingotière dans le sens d'extraction indiqué par la flèche 5.
Le cristallisoir 1 est lui même formé de préférence de deux ensembles superposés: un corps tubulaire principal 6, prolongé par le dessus par un élément auxiliaire 7, bien ajusté et aligné intérieurement avec le corps 6 afin d'offrir au produit coulé un passage régulier et continu.
Le corps principal 6 est classiquement constitué, dans le cas de la coulée de produits de section allongée tels que les brames, par quatre plaques jointives assemblées à angle droit, ou, dans le cas de la coulée de blooms ou de billettes, par un élément tubulaire monolithique. Dans tous les cas, ce corps 6, dont la surface intérieure est destinée à venir au contact du métal coulé, est énergiquement refroidi par circulation, contre sa face externe, d'une lame d'eau canalisée dans un passage vertical 8 ménagé à cet effet grâce à une chemise 9 placée à faible distance de ladite face. La chemise 9 comporte à ses extrémités une ouverture supérieure 10 et une ouverture inférieure qui mettent le passage 8 en communication respectivement avec une chambre d'évacuation haute 10 et une chambre d'introduction basse non visible sur les figures.
L'élément auxiliaire 7 est formé quant à lui par un anneau refroidi par une circulation d'eau interne dans un canal horizontal 12 ménagé à proximité de l'arête supérieure 13 sur laquelle va s'initier la solidification du métal coulé. Le rôle essentiel de l'anneau 7 est précisément de protéger thermiquement cette arête 13, qui va être très fortement sollicitée au plan thermo-mécanique lors de la coulée, en la refroidissant plus efficacement que peut le faire le circuit de refroidissement à lame d'eau du corps tubulaire principal 6.
L'étage supérieur 14 est constitué d'une rehausse en matériau réfractaire non refroidi, dont la paroi intérieure est également, et pour les raisons déjà explicitées, alignée avec celle de l'étage 1.
Au plan du processus de coulée, on se limitera ici à rappeler que le montage "cristallisoir métallique refroidi 1 surmonté par la rehausse réfractaire isolante 14" définit un passage calibrant pour le métal coulé 3, dont la portion supérieure 15 délimitée par la rehausse constitue une zone-tampon de confinement des perturbations hydrodynamiques provoquées par l'arrivée (non représentée) du métal en fusion dans la lingotière, et dont la portion 16, qui la prolonge vers le bas, est la zone de solidification du métal coulé.
Comme on le voit, cette rehausse réfractaire 14 est, elle aussi, formée par deux éléments distincts jointifs superposés:
  • un manchon supérieur 17 en matériau réfractaire choisi pour ses qualités thermo-isolantes, car il s'agit d'éviter dans la zone 15 toute solidification parasite prématurée du métal coulé. On optera de préférence pour un réfractaire fibreux, par exemple le matériau commercialisé sous la dénomination A 120K par la firme KAPYROK;
  • et un insert inférieur 18 en matériau réfractaire dense, choisi pour sa bonne tenue mécanique. Il s'agit là en effet de résister, au voisinage du cristallisoir 1, à l'érosion mécanique de la pointe de la croûte solide 4 sur l'arête 13 de l'anneau 7, alors que l'ensemble est soumis au mouvement d'oscillation vertical habituel nécessaire à l'opération de coulée, ainsi qu'aux sollicitations thermo-mécaniques d'une machine fonctionnant selon des cycles thermiques imposés par le caractère nécessairement séquentiel du processus de coulée lui-même. Un matériau tel que du SiAION (Sialon ®) avantageusement dopé au Nitrure de Bore, pourra convenir.
L'intérêt d'une rehausse 14 en deux parties superposées réside en effet dans le fait de pouvoir améliorer la tenue mécanique de la partie basse 18 soumise à un environnement particulièrement sévère à cet égard au voisinage de l'arête 13. En contrepartie, cet insert inférieur résistant 18 est inévitablement moins isolant de la chaleur que le manchon supérieur 17 en réfractaire fibreux.
Au contact de sa paroi intérieure, il y a ainsi formation possible d'un voile de solidification parasite prématurée du métal coulé. Ce voile est un facteur d'hétérogénéité important, voir rédhibitoire, à l'égard du processus de solidification contrôlée qui doit avoir lieu dans le cristallisoir 1. C'est pour cette raison que l'on a avantage, conformément à une mise en oeuvre préférée de la coulée en charge telle décrite dans le document FR-A-2 703 609 déjà mentionné, d'insuffler un jet gazeux annulaire à la base de la rehausse 14 dans le but de briser l'éventuel voile de solidification parasite né sur l'insert 18 et permettre ainsi un démarrage franc et régulier de la solidification du métal coulé au contact de l'anneau de métal refroidi 11.
A cet effet, un circuit d'injection de gaz inerte perdu (de l'argon par exemple) est prévu entre la rehausse 14 et le cristallisoir 7. Ce circuit comprend une fente annulaire 20 ménagée à l'interface "rehausse-cristallisoir" débouchant sur le pourtour intérieur de la lingotière. A son autre extrémité, la fente est reliée à une chambre de distribution 19 alimentée en argon par une tubulure calibrée 21, elle-même reliée à une source d'argon sous pression 22.
Comme on le voit, un entôlage 23 enveloppe à distance la rehausse 14 définissant ainsi avec elle un caisson fermé permettant de limiter le risque d'oxydation du métal liquide coulé au sein de la lingotière par l'oxygène de l'air au travers de la masse réfractaire 17 inévitablement poreuse quelque peu.
Un cordon compressible 24 (en matériau réfractaire fibreux par exemple) sert d'entretoise de réglage de l'épaisseur de la fente 20. A cet effet, une couronne de serrage 25 permet de comprimer ce cordon à l'aide d'écrous 28 à serrage élastique vissés sur l'extrémité libre filetée de tirants 26 pris dans des plots d'ancrage 27 fixés dans l'insert 7. L'élasticité recherchée du serrage peut être obtenue comme on le voit par des rondelles Belleville 29 empilées autour des tirants 26 sous la couronne 25 et portant sur un retour entrant 30 de l'entôlage 23 prévu à sa partie supérieure. Quand on visse les écrous 28, la périphérie intérieure de la couronne de serrage 25 appuie, par l'intermédiaire d'un joint torique de compression 32, sur la face supérieure de la rehausse 14 revêtue à cet effet d'une tôle mécanique de protection 31.
En l'espèce, le caisson entourant la rehausse 14 est fermé à sa partie supérieure en regard de la couronne de serrage 25 au moyen d'un bouchon annulaire 33 fixé sous ladite couronne et dont la largeur est ajustée pour pouvoir occuper l'ouverture laissée entre le retour 30 et la rehausse 17
Un joint torique d'étanchéité 34 est prévu dans une gorge ménagée sur le bord intérieur du retour 30 pour permettre au bouchon 33 de pouvoir librement coulisser lors des réglages. Un évent 35, à sortie obturable non représentée, est avantageusement prévu au travers du bouchon 33 et de la couronne 25 pour permettre la purge du caisson comme explicité plus loin.
Comme on le voit sur la figure 1, au cours de la coulée du métal 3, un flux d'argon de cisaillage est insufflé en lingotière à l'interface "rehausse 14 - cristallisoir 1" au travers de la fente 20. Celle-ci est alors alimentée par la source 22 par l'intermédiaire d'une ligne d'arrivée comprenant un sélecteur "deux voies" 36 suivi d'un organe 37 de réglage du débit.
Le sélecteur "deux voies" 36 a pour fonction de pouvoir basculer au choix sur la source d'argon 22 utilisée au cours de la coulée, ou sur une source annexe 38 contenant un fluide combustible inflammable que l'on injectera par la fente 20 durant les périodes inter-coulées conformément à l'invention. Ce fluide inflammable est par exemple du gaz naturel.
Comme illustrée par la figure 2, la situation "à froid" est mise à profit pour commencer par régler l'épaisseur de la fente 20 à une valeur de quelques dixièmes de mm, par exemple 0,2 mm, en comprimant plus ou moins le cordon-entretoise 24 à l'aide de la couronne de serrage 25 comme exposé auparavant. Le sélecteur 36 étant dans la position de la figure 2, du fluide inflammable issu de la source 38 est alors injecté par la fente 20 sous un débit, d'abord faible, contrôlé par la vanne de réglage 37. Ce gaz est enflammé à l'air à la sortie de la fente 20. Celle-ci est alors utilisée à la manière d'un brûleur qui produit sur le pourtour intérieur de la lingotière un rideau de flamme 39 dont la hauteur peut être variable selon l'endroit en fonction globalement du débit local de combustible qui sort de la fente à l'aplomb de l'endroit considéré. La répartition du débit de fluide inflammable selon ce pourtour est alors réglée par intervention sur les écrous de serrage 28 jusqu'à ce que la hauteur des flammes 39 soit à peu près constante sur tout le périmètre quant l'ouverture de la vanne 37 est ajustée pour permettre une hauteur de flammes de quelques centimètres. L'expérience montre en effet qu'une hauteur de flammes de 2 à 3cm suffit pour assurer ensuite un flux d'argon de cisaillage satisfaisant au travers de la fente 20 ainsi réglée.
Dans cette opération, on ne cherche donc plus une épaisseur de fente 20 constante sur tout le périmètre d'injection, mais une homogénéité linéaire du débit de gaz de cisaillage selon ce périmètre, homogénéité qui se matérialise par une hauteur de flamme. On notera que l'utilisation d'un serrage élastique 29-28,26, permet de conserver en présence d'acier coulé (fig. 1), le réglage défini " à froid " (fig. 2). L'invention permet ainsi de prendre en compte les dilatations différentes des différents matériaux intervenant dans la fabrication de la lingotière.
Par ailleurs, on aura également noté qu'un "rinçage" des canalisations et du caisson étanche entourant la rehausse 14 est systématiquement réalisé en injectant l'argon, grâce au système de purge représenté par l'évent 35 qui permet de s'assurer de l'absence de traces de fluide inflammable restant éventuellement dans le caisson.
En outre, l'invention présente l'avantage annexe de pouvoir s'assurer "à froid" de l'étanchéité du circuit d'injection complet. Pour cela, lors de l'injection du fluide inflammable, une flamme peut être manuellement promenée tout le long du circuit. La moindre fuite éventuelle est alors immédiatement détectée.
Il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple décrit ci-avant, mais présente de multiples variantes et équivalents de réalisation dans la mesure où est respectée sa définition donnée par les revendications qui suivent. En particulier, par le vocable "fente" utilisé pour qualifier l'injecteur de sortie du gaz de cisaillage dans la lingotière, il faut entendre aussi bien une fente continue selon le périmètre, qu'une fente discontinue, et donc également une série d'orifices calibrés distribués selon le pourtour intérieur de la lingotière et pourvus de moyens de réglage des pertes de charge à leur niveau.

Claims (5)

  1. Procédé de réglage de l'injection, en cours de coulée, d'un fluide par une fente d'injection ménagée à l'interface " corps métallique refroidi (1)-rehausse réfractaire (14)" d'une lingotière de coulée continue en charge des métaux et débouchant selon le pourtour intérieur de ladite lingotière, celle-ci étant pourvue de moyens pour régler l'épaisseur de la fente, procédé caractérisé en ce que, en dehors des périodes de coulées, l'on injecte à travers ladite fente (20) un fluide inflammable, que l'on enflamme à sa sortie de la fente, et en ce que l'on intervient sur lesdits moyens de réglage (25,26,28,29) de manière telle que la hauteur des flammes (39) sortant de la fente (20) soit sensiblement constante selon le périmètre intérieur de la lingotière.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'utilise du gaz naturel en tant que fluide inflammable à injecter.
  3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on l'applique à une lingotière de coulée continue en charge de l'acier.
  4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 et destiné à une lingotière de coulée continue en charge des métaux présentant, ménagée à l'interface "corps métallique refroidi-rehausse réfractaire" une fente d'injection d'un fluide débouchant selon le pourtour intérieur de la lingotière, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend:
    une ligne d'amenée d'un fluide dans ladite fente d'injection (20) pourvue d'une vanne (37) de réglage du débit et d'un sélecteur d'arrivée (36) pouvant se connecter sur la sortie de sources différentes d'alimentation de fluides (22, 38);
    et des moyens de serrage élastique (25, 26,28,29) permettant de régler la largeur de la fente d'injection (20) selon le périmètre intérieur de la lingotière.
  5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (35) pour assurer la purge des circuits d'injection de fluide de la lingotiére.
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