FR2523007A1 - Procede et installation de protection d'un jet de coulee de metal liquide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA PROTECTION D'UN JET DE COULEE DE METAL LIQUIDE, S'ECOULANT ENTRE UN RESERVOIR SUPERIEUR ET UN RECEPTACLE INFERIEUR. SELON LE PROCEDE, ON INJECTE AU MOINS UN GAZ INERTE LIQUEFIE AU-DESSUS ET A PROXIMITE DE LA SURFACE DU METAL LIQUIDE CONTENUE DANS LE RECEPTACLE INFERIEUR ETOU ON INJECTE AU MOINS UN GAZ INERTE DANS LE METAL LIQUIDE PAR LE FOND OU LES PAROIS DUDIT RECEPTACLE. L'INVENTION S'APPLIQUE A LA PROTECTION DE JETS DE COULEE DE METAUX, NOTAMMENT ENTRE POCHE ET REPARTITEUR, ENTRE POCHE ET LINGOTIERE, ENTRE POCHE ET POCHE, ENTRE CONVERTISSEUR (OU FOUR) ET POCHE.

Description

2523007,

L'invention concerne la protection d'un jet de métal li-

quide s'écoulant entre un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur. Certains procédés utilisés jusqu'à présent pour protéger un jet de coulée de métal fondu consistent à déverser un gaz inerte liquéfié à la partie supérieure dudit jet Par exemple, le brevet français 2 403 852, au nom du demandeur, décrit un procédé selon

lequel le gaz inerte liquéfié est délivré autoul' du jet par un dis-

positif généralement torique disposé sous le réservoir supérieur.

Ce système n'est pas toujours satisfaisant; en effet, la création

d'une atmosphère inerte sur tout le trajet du jet peut parfois pren-

dre un certain temps: il y alors entraînement d'air par le métal en écoulement, notamment au niveau de l'impact du jet sur le bain

métallique; cet air entraîné dans le bain réagit avec le métal pro-

voquant la mise en solution d'azote et la formation d'inclusions d'oxydes. Pour remédier à ces inconvénients, le demandeur a récemment mis au point un procédé, décrit dans la demande du brevet no 81 21855 du 23 novembre 1981, 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 protec-

trice ascendante est formée par injection du 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 le métal liquide.

Ainsi, le gaz de protection confiné autour du jet et porté à haute température est soumis à une force ascenrionnelle qui permet la formation d'un gaine gazeuse protectrice le long du jet de métal circulant à contre courant de celui-ci et s'opposant ainsi à tout

entraînement d'air par le métal en écoulement.

La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour

créer une gaine protectrice ascendante de ce type.

Le procédé conforme à l'invention se caractérise en ce que A/ 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 et/ou on injecte un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou

les parois dudit réceptacle.

-Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'in-

jection d'un gaz inerte liquéfié au-dessus et à proximité de la sur-

face du métal liquide s'effectue par injection dudit gaz à l'inté-

rieur 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'inté-

rieur du fourreau, une atmosphère gazeuse qui s'échappe par l'ouver-

ture supérieure de ce dernier Pour que cette atmosphère soit con-

sidérée comme inerte vis-à-vis du métal, il faut qu'elle contienne moins de 5 % d'oxygène 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 V 2 (V 2 et T 2 étant la vitesse et la température à la-

quelle l'atmosphère gazeuse ascendante formée atteint l'ouverture

supérieure du fourreau) corresponde à une teneur en oxygène de la-

dite atmosphère inférieure à 5 %, selon l'équation

'2 = __ 1 D ( 1),

2 60 103 T 1 52 G

dans laquelle:

T 1 est la température d'ébullition du gaz inerte liquéfié, expri-

mée en degrés K S et 52 sont les sections des ouvertures inférieure et supérieure du fourreau;

Xet f G sont les masses volumiques du gaz inerte à l'état li-

quide et à l'état gazeux V est exprimée en m/s, T 2 en degrés K et D en litre/min/m 2

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention 'in-

ou es paois

jection d'un gaz inerte dans le métal liquide par le fond/du récep-

tacle en-dessous de la zone d'impact du jet provoque également la

formation, au-dessus de la surface du bain et à l'intérieur du four-

reau, d'une gaine protectrice gazeuse ascendante qui s'échappe par l'ouverture supérieure de ce dernier De plus, l'injection du gaz

2523007 à

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 Pour que l'atmosphère gazeuse formée soit considérée comme inerte vis-à-vis dudit métal, on règle le débit d'injection D du gaz inerte dans le métal liquide de façon à ce que la valeur de

V 2 corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère in-

T 2 férieure à 5 %, selon l'équation: V 2 1 1 51 l T D ( 2),

T 2 3600 T 1 52 G 410

i 52 'G O 41 dans laquelle V 2 T 2, T 1, 51, 52, L et J G sont les mêmes paramètres que ceux de l'équation ( 1) ci-dessus, T est la température du métal m 3 h

liquide exprimée en degrés K et D est exprimé en m 3/heure.

Par exemple, si le gaz inerte utilisé est de l'azote, on détermine expérimentalement la valeur 2 > 3,5 O ms K

nécessaire pour que la teneur en oxygène de l'atmosphère soit in-

férieure à 5 %; et, compte tenu des paramètres relatifs à l'azote (T 1, PI' G) et des dimensions du fourreau utilisé (sections 51 et 52), on règle le débit D de l'azote injecté selon l'équation ( 1)

ou ( 2) Si le gaz inerte utilisé est de l'argon, on détermine expé-

rimentalement ia valeur 2 qui doit être supérieure à 1,7 10 4 m/s/K ^_à, nT_ et on règle le débit D de l'argon injecté selon l'équation ( 1) ou ( 2). Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, on effectue à la fois l'injection d'un gaz inerte liquéfié au-dessus et A proximité de la surface du métal liquide et l'injection d'un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois du réceptacle inférieur Le gaz inerte liquéfié et le gaz inerte injecté dans le

métal liquide sont soit de même nature, soit de nature différente.

On obtient ainsi à la fois formation de l'atmosphère gazeuse ascen-

dante qui empêche tout entraînement d'air par le jet de coulée et brassage du bain métallique De plus, selon ce mode de réalisation, Z e 5 * 2523 OO 7 i la quantité de gaz totale nécessaire pour former la gaine gazeuse ascendante est moindre que celle nécessaire lorsqu'on injecte le gaz

uniquement au-dessus de la surface du métal liquide.

Selon une variante de réalisation de l'invention, on com-

plète 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 dispo-

sitif obturateur monté extérieurement sur le fond dudit réservoir

supérieur, comportant une plaque fixe et un équipage mobile compre-

nant une plaque mobile appliquée contre ladite plaque fixe et un sup-

port 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 du 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 pro-

tection dudit jet sur toute sa hauteur par la gaine gazeuse ascen-

dante; 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 trans-

fert d'un métal liquide mettant en oeuvre le procédé considéré qui com-

porte un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur muni d'un

garnissage réfractaire interne et un fourreau en matériau réfrac-

taire, ouvert à ses deux extrémités, 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 2523007 i en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau et/ou des moyens d'injection d'au moins un gaz inerte par le fond ou les parois du

réceptacle inférieur.

Les caractéristiques et 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 figure 1 est une coupe schématique partielle d'un premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention; la figure 2 est une coupe schématique partielle d'un deuxième mode de réalisation d'une installation selon l'invention; la figure 3 est une coupe partielle selon la ligne III III de la figure 2;

la figure 4 est une coupe partielle dans le même plan que la fi-

gure 3, mais représentant une autre variante du deuxième mode de réalisation d'une installation selon l'invention la figure 5 est une coupe schématique partielle d'un troisième mode de réalisation d'une installation selon l'invention; les figures 6, 7,8 et 9 sont des représentations schématiques

partiellement en coupe de quatre modes de réalisation du dispo-

sitif de protection du jet de coulée à sa sortie du réservoir su-

périeur. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, un réservoir supérieur ( 1) contient du métal en fusion qui, après

avoir traversé un dispositif obturateur à plaques ( 2) monté exté-

rieurement sur le fond du réservoir ( 1), s'écoule sous 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 ré-

fractaire 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 dis-

posé autour du jet J Ce fourreau ( 7) comporte deus parties ( 9) et ( 10) : la partie supérieure ( 9) fait largement saillie au-dessus des bords supérieurs du réceptacle ( 3); elle est en forme de tronc de pyramide comportant quatre parois ( 9 a, 9 b, 9 c, 9 d); deux parois

252 000,

opposées ( 9 a et 9 b) de cette partie supérieure ( 9) prennent appui

sur deux bords supérieurs opposés du réceptacle ( 3) La partie in-

férieure ( 10) est constituée de deux plaques verticales ( 10 a, l Ob) au droit des parties ( 9 c et 9 d) 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 51 et l'ouverture supérieure

une section 52.

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, ali-

mente en gaz liquéfié un tube d'injection ( 16) à orifice calibré ( 17); ce tube d'injection ( 16) débouche légèrementen-dessous de

l'ouverture supérieure du fourreau ( 7).

Le fonctionnement de l'installation représentée à la figure 1

est le suivant On injecte dans la partie supérieure ( 9) du four-

reau ( 7) le gaz inerte liquéfié provenant du réservoir ( 11) à l'aide

du tube d'injection ( 16) qui déverse ce gaz inerte liquéfié direc-

tement sur la surface du bain de métal liquide ( 8) contenu dans le

réceptacle ( 3) Le gaz inerte liquéfié ainsi versé forme, par ca-

léfaction, une couche liquide sur la partie de la surface du bain

( 8) qui est comprise entre les plaques ( 10 a) et ( 10 b) et se vapo-

rise 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 coulé J On règle le débit D d'injection du gaz inerte à l'aide de la vanne ( 15), comme on l'a expliqué précédemment, de façon telle que le rapport vitesse sur température de l'atmosphère formée flans le fourreau corresponde à

une teneur en oxygène de cette atmosphère inférieure à 5 d.

On donne, ci-dessous, deux exemples de mise en oeuvre du

procédé à l'aide de l'installation représentée à la figure 1.

2523007 J

Exemple 1.

Le gaz inerte utilisé est de l'azote.

On désire que l'atmosphère formée dans le fourreau ait une teneur en oxygène inférieure à 2 % On détermine expérimentalement la valeur V 2 correspondante, soit 2 > 7 104 m/s/OK.

T 2 2

Les paramètres relatifs à l'azote sont les suivants:

T 1 = 77 OK

L = 808 kg/m 3 G = 4,6 kg/m 3

Le fourreau utilisé a des dimensions telles que 1 = 1,8.

L'équation( 1) s'écrit alors de la façon suivante 52

-4= 1 1 808

7.1 O 1 _ 1,8 D

60.103 77 4,6

On doit donc injecter l'azote liquéfié à l'entrée du four-

reau à un débit D> 101/min/m 2.

Exemple 2.

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 V 2 correspondante, soit V 2 4 10-4 m/s K.

T 2 2

laT 22 4 1 o m/s/o K. Les paramètres relatifs à l'argon sont les suivants:

T 1 = 87 OK

I 3

L 1400 kg/m G 5,85 kg/m 3 On utilise le même fourreau que celui de l'exemple 1; on

a done: 1 = 1,8.

L'équation ( 1) s'écrit alors de la façon suivante: -4 i i 40

4 104 =,8 1400

60.103 87 5,85

On doit donc injecter l'argon liquéfié à l'entrée du fourreau

à un débit D > 4,73 1/min/m 2.

Selon le mode de réalisation représenté aux figure 2 et 3, un réservoir supérieur ( 21) contient du métal en fusion qui, après

2523007 1

avoir traversé un dispositif obturateur à plaques ( 22), s'écoule

sous forme d'un jet J et arrive dans un réceptacle inférieur ( 23).

Les parois et le fond de ce réceptacle ( 23) sont formés d'une cui-

rasse externe ( 24), d'un garnissage intermédiaire de sable ( 25) et d'un garnissage réfractaire interne ( 2 U) Un fourreau ( 27), ouvert à ses deux extrémités et partiellement imnergé dans le bain ( 28) de métal liquide contenu dans le réceptacle ( 23), est disposé autour du jet J Ce fourreau ( 27) comporte deux parties ( 29) et ( 30); la partie supérieure ( 29) est en forme de tronc de pyramide comportant quatre parois ( 29 a, 29 b, 29 c, 29 d); deux parois opposées ( 29 a et 29 b) de cette partie ( 29) prennent appui sur deux bords supérieurs opposés du réceptacle ( 23) La partie inférieure ( 30) est constituée de deux plaques verticales ( 30 a) et ( 3 Gb), au droit des parties ( 29 c) et ( 29 d) de la partie ( 25), immergées dans le bain de métal liquide ( 28) Le fourreau ( 27) est disposé de façon telle que son axe coïncide sensiblement avec le jet J. Dans la partie du garnissage réfractaire interne ( 26) qui est en-dessous du fourreau ( 27) sont incorporés des éléments poreux ( 31) Ces éléments poreux ( 31) sont reliés par des tubulures ( 32) placées dans le garnissage de sable intermédiaire ( 25) et connectées à un distributeur ( 33) relié lui-même à une source ( 34) de gaz inerte

sous pression.

Le fonctionnement de cette installation est le suivant on injecte le gaz inerte provenant de la source ( 34) dans le bain de métal liquide ( 28), autour de la zone d'impact du jet J, par l'intermédiaire des éléments poreux ( 31) Le gaz s'échappe en bulles qui viennent crever à la surface du bain ( 23) et forment une colonne gazeuse ascendante qui est canalisée par le fourreau ( 27), et plus particulièrement par la partie supérieure ( 29) dudit fourreau selon les flèches F. Selon la variante de réalisation représentée à la figure 4,

des tuyères métalliques ( 35) sont incorporées au garnissage réfrac-

taire interne ( 26) du fond du réceptacle ( 23) Ces tuyères ( 35) sont reliées (de la même façon que les éléments poreux ( 31) des figures

2 et 3) à une source de gaz inerte sous pression ( 34) par V'intermé-

2523007 J

diaire de tubulures ( 32) Tous les éléments de cette installation (à l'exception des tuyères ( 35) qui remplacent les éléments poreux ( 31)) sont identiques et portent les mêmes références que ceux de l'installation représentée aux figures 2 et 3; et le fonctionnement est le même. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 5, 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 sont formés d'une cuirasse externe ( 44),

d'un garnissage intermédiaire de sable ( 45) et d'un garnissage ré-

fractaire interne ( 46) Un fourreau ( 47), 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 su-

périeure ( 49) et inférieure ( 50) Un réservoir de gaz inerte liquéfié

( 51) est relié par un conduit ( 52) muni d'une vanne ( 53) à un sépa-

rateur de phases ( 54) qui, par l'intermédiaire d'une vanne ( 55) de réglage du débit, alimente en gaz liquéfié un tube d'injection ( 56) à orifice calibré ( 57); ce tube ( 56) débouche légèrement en-dessous

de l'ouverture supérieure du fourreau ( 47).

Des éléments poreux ( 58) sont incorporés dans la partie du garnissage réfractaire interne ( 46) qui est en-dessous du fourreau ( 47) Ces éléments poreux ( 58) sont reliés par des tubulures ( 59) placées dans le garnissage de sable intermédiaire ( 45) et reliées à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure) Bien entendu, les éléments poreux ( 58) pourraient être remplacés par des

tuyères métalliques.

Le fonctionnement de l'installation de la figure 5 est le suivant: on injecte dans la partie supérieure ( 49) du fourreau ( 47) le gaz inerte liquéfié provenant du réservoir ( 51) à l'aide du tube d'injection ( 56) qui déverse ce gaz inerte liquéfié directement sur la surfacedu bain ( 48) Simultanément, on injecte un gaz inerte sous pression, directement dans le bain ( 48), par l'intermédiaire des

éléments poreux ( 58).

On donne ci-dessous deux exemples de mise en oeuvre du

252300 TJ

1,i

procédé à l'aide de l'installation représentée à la figure 5.

Exemple t.

Le gaz inerte utilisé est de l'argon On veut obtenir les mêmes résultats que ceux de l'exemple 2 décrit précédemment et on

travaille dans les mêmes conditions.

On injecte l'argon gazeux dans le bain de métal liquide à un débit de 20 m 3/heure cette quantité d'argon gazeux est, selon l'équation ( 2), équivalente du point de vue efficacité de l'inertage à 0,41 litres/min d'argon liquide On injecte donc simultanément de

l'argon liquéfié, à l'entrée du fourreau, à un débit de 4,32 1/min/m 2.

Le gain sur la quantité totale de gaz injecté eut de

0,14 1/min/m 2 par rapport à l'exemple 2.

Exemple 4.

Le gaz inerte liquide utilisé est de l'azote et le gaz

injecté dans le bain de métal liquide est de l'argon On veut ob-

tenir les mêmes résultats que ceux de l'exemple 1 décrit précé-

demment et on travaille dans les mêmes conditions.

On injecte alors de l'argon gazeux dans le bain de métal liquide à un débit de 20 m 3 /heure Simultanément,-on injecte de l'azote liquide à l'entrée du fourreau à un débit de 9,15 J/min/m 2 La figure 6 représente le dispositif obturateur à plaques ( 2) (ou ( 22) ou ( 42)) monté extérieurement sur le fond du réservoir supérieur ( 1) (ou ( 21) ou ( 41)) Ce dispositif obturateur à plaques

est de type connu et décrit dans la demande N O 80 19 837 du 15 sep-

tembre 1980, 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 ré-

fractaire, 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 aligne-

ment 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

2523007,

par deux passages ( 67) Chaque busette ( 62) est traversée par un canal interne ( 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 par-

tie inférieure du boîtier ( 70) pour le passage 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 sor-

tie 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 ori-

fice ( 78) ménagé à cet effet Ainsi, le gaz inerte amené par le con-

duit ( 77) refroidit le moyen à ressort ( 73), puis se r 6 pand dans le 2523007,j 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 métal-

lique ( 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 supé-

rieure ( 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) com-

porte une ouverture (non représentée sur la figure) pour le pas-

sage du pignon moteur (non représenté sur la figure) de la plaque

mobile ( 61).

Une plaque métallique de protection ( 90), pourvue d'ouver-

tures ( 91), est fixée au support ( 69) (par exemple par clavetage), 251 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 dé-

bouche 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 gazinerte par le conduit ( 89) à l'inté-

rieur de la virole ( 85); ce gaz inerte se répand dans l'espace dé-

fini 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 z 523007, inerte se répand dans l'espace compris entre le support métallique

( 69) et la plaque de protection ( 90), puis s'écoule par les ouver-

tures ( 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 su-

périeure ( 88) des moyens à ressort ( 80) La virole ( 95) 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 ( 98), pourvue d'ouver-

tures ( 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 dé-

bouche 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 flexi-

ble 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'inters-

tice ( 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'in-

* terstice entre les plaques ( 60) et ( 61); il s'écoule ensuite par les

ouvertures ( 99) Simultanément, on injecte un gaz inerte par le con-

duit ( 100); ce gaz inerte se répand dans l'espace compris entre le

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support métallique ( 69) et la plaque de protection ( 98), puis s'é-

coule par les ouvertures ( 99) protégeant ainsi le jet de métal li-

6- quide à sa sortie d'une des busettes W< 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 uti-

lise 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.

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Claims (13)

REVENDICATIONS

1 Procédé de protection d'un jet de métal liquide s'écou-

lant 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 par- tir 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 li-

quide et autour de la base dudit jet au moyen d'un fourreau, ouvert

à ses deux extrémités, entourant la base dudit jet et immergé par-

tiellement dans ledit métal liquide, caractérisé en ce que l'on in-

jecte au moins un gaz inerte liquéfié au-dessus et à proximité de la surface du métal liquide contenu dans le réceptacle inférieur et/ou on injecte au moins un gaz inerte dans le métal liquide par le fond

ou les parois dudit réceptacle.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

l'on injecte le gaz inerte liquéfié à l'intérieur du fourreau et lé-

gèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau et/ou le gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois dudit

réceptacle, à un débit tel que l'atmosphère gazeuse ascendante for-

mée ait dans ledit fourreau une teneur en oxygène inférieure à 5 %.

3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté-

risé en ce que le gaz inerte ayant une température d'ébullition T 1 et des masses volumiques L à l'état liquide et)G à l'état gazeux, le fourreau de confinement présentant une ouverture inférieure de

section 51 et une ouverture supérieure de section 52, et l'atmos-

phère gazeuse ascendante atteignant ladite ouverture supérieure à une vitesse V 2 et à une température T 2, la valeur de V 2 étant représentative de la teneur en oxygène de ladite 2 atmosphère gazeuse ascendante et étant liée au débit D du gaz inerte liquéfié injecté à l'intérieur du fourreau par la relation:

V 3 T SP

V 2 1 1 _ 1 v L D

T 2 60 103 T 1 52 V

on règle ledit débit D de façon à ce que ladite valeur de 2 T 2

2523007.

corresponde à une teneur en oxygène de la

à 5 %.

4 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, carac-

térisé en ce que le gaz inerte ayant une température d'ébullition T 1 et des masses volumiques j L à l'état liquide et f à l'état

gazeux, le fourreau de confinement présentant une ouverture infé-

rieure de section 51 et une ouverture supérieure de section 52, la

température du métal liquide étant T, et l'atmosphère gazeuse ascen-

dante atteignant ladite ouverture supérieure à une vitesse V 2 et à une température T 2, la vâleur de 2 étant représentative de la T 2

teneur en oxygène de ladite atmosphère gazeuse et étant liée au dé-

bit D du gaz inerte injecté dans le métal liquide par le relation

V 2 = 1 1 51 L T D,

T 2 3600 T 1 52 G 410

on règle ledit débit D de façon à ce que ladite valeur de 2 T 2 corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure

à 5 %.

Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, carac-

térisé en ce que le gaz inerte liquéfié et/ou le gaz inerte injecté

dans le métal liquide est de l'azote et en ce que l'on règle le dé-

bit D dudit gaz de façon à ce que '2 > 3,5 O 1 s AR.

6 Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, carac-

térisé en ce que le gaz inerte liquéfié et/ou le gaz inerte injecté

dans le métal liquide est de l'argon et en ce que l'on règle le dé-

y 4 O

bit D dudit gaz de façon à ce que V 2 > 1,7 10 4 ms/i.

T 2

7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caracté-

risé 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 et enveloppant un dispositif obturateur, monté extérieurement sur le fond dudit

réservoir supérieur, comportant une plaque fixe et ur équipage mo-

bile comprenant une plaque mobile appliquée contre ladite plaque fixe et un support métallique solidair pour au moins une busette pouvant venir en communication avec le

trou d'écoulement du métal liquide.

8 Installation de transfert d'un métal liquide mettant en

oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7, comportant

un réservoir supérieur ( 1) et un réceptacle inférieur ( 3) munis d'un

garnissage réfractaire interne, et un fourreau ( 7) en matériau ré-

fractaire, ouvert à ses deux extrémités, l'ouverture supérieure eu-

superieur dit fourreau ( 7) étant située en-dessous du débouché du réservoir/( 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 ré-

ceptacle 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/ou des moyens d'injection d'au moins un gaz inerte par le fond ou les

parois du réceptacle inférieur.

9 Installation selon la revendication 8, caractérisée en

ce que les moyens d'injection d'un gaz inerte liquéfié sont cons-

titués par au moins un tube d'injection ( 16) muni d'un orifce 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).

Installation selon les revendications 8 ou 9, caracté-

risée 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 ( 35) traversant le garnissage réfractaire ( 26) dudit

réceptacle et reliés à une source de gaz inerte sous pression ( 34).

11 Installation selon l'une des revendications 8 ou 9,

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 ( 31) incorporés au garnissage réfrac-

taire ( 26) dudit réceptacle et reliés à une source de gaz inerte sous

pression ( 34).

12 Installation selon l'une des revendications 8 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 bottier métallique ( 70) fixé à étanchéité 1 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) dé-

bouche dans le moyen à ressort.

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.