WO1985004675A1 - Perfectionnement au dispositif de traitement, au passage, d'un courant de metal ou alliage liquide a base d'aluminium ou de magnesium - Google Patents

Perfectionnement au dispositif de traitement, au passage, d'un courant de metal ou alliage liquide a base d'aluminium ou de magnesium Download PDF

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Definitions

  • the present invention constitutes an improvement to the device for processing, in passing, a stream of metal or liquid alloy based on aluminum or magnesium, known under the registered trademark "ALPUR", subject of the main application FR 2 514 370
  • This improvement concerns the means of heating the metal or alloy to be treated.
  • a device for the treatment, in passing, of a stream of liquid metal, constituted by a pocket, comprising an external metal casing and an internal refractory lining, a chute for the liquid metal inlet at the rear and a treated metal pouring spout at the front, and at least one internal partition leaving, with the bottom of the pocket, a space for the passage of liquid metal and delimiting a first compartment rear and at least one second front compartment opening onto the pouring spout, said pocket being fixed on a support cradle connected to an articulated frame with respect to which said cradle can tilt forward around a first horizontal axis perpendicular to the direction liquid metal flow into the pocket, and passing substantially through the end of the pouring spout, the articulated frame itself being connected to a fixed frame relative to which the said articulated frame can tilt around a second horizontal axis, which can be parallel -or possibly perpendicular- to the first axis, which makes it possible, in addition,
  • the device further comprises an internal heating means in the pocket, removable and independent of the refractory lining. It is generally provided, in addition, with means for injecting a liquid, solid, gaseous or vaporized treatment agent, and with means for alternately introducing and removing the internal heating means and the means for injecting the agent. treatment.
  • an internal heating means in the pocket, removable and independent of the refractory lining.
  • the idea which is the basis of the present invention consists in eliminating the removable internal heating means, that is to say the immersion heater, and in integrating a fixed heating device in the partition between the rear compartment. and the front compartment.
  • this partition wall is made of a refractory material, relatively good conductor of heat and chemically resistant to aluminum liquid at 750 ° C, such as silicon carbide. It can therefore be used as a radiating element both for the front compartment and for the rear compartment.
  • Fig. 1 recalls the entire device, subject of the main patent application, but modified by deleting the immersion heater, and widening the partition. The cover has not been shown to lighten the drawing.
  • Fig. 2 shows the detail of the partition wall equipped with a heating device, according to the invention.
  • Fig. 3 schematically shows, in vertical section, a partition provided with internal baffles and heated with a gas or liquid fuel burner.
  • FIG. 1 we have recalled only the essential organs: the platform (1), the pocket proper (3), the cradle (4), the articulated frame (7) and its axis of rotation (13), the front (14) and rear (15) tilt cylinders, the internal lining (17), the internal partition (18), the first rear compartment (20), the second front compartment (21), the supporting column (37) the injector (34) supported by the arm (36) movable up and down on the column (37). It is powered by the motor (38).
  • the thickness of the partition (18) is increased to approximately 60 to 120 mm and either a single internal cavity or a series of wells (50) closed at the bottom are provided. , in which the heating means will be arranged.
  • This heating means can be, for example, a series of heating candles (51), one in each well (50) produced in a known manner, by a assembly of insulating ceramic elements (52) supporting a winding of resistant wire (53), of iron, nickel and chromium-plated alloy, heated by Joule effect, in three-phase current ( ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ) in the case figure.
  • the upper part of the partition (18) has a chamber (54) into which the ends of the heating elements open, which are connected together in the usual way: in series, in parallel, in three-phase "star” or “triangle” with the suitable insulation.
  • the chamber (54) is closed by a removable cover (55) ensuring tightness with respect to the treatment products and the liquid metal, for example by means of a flexible seal (56) made of fibrous ceramic.
  • the electrical connections (57) to the network and the control devices are carried outside the external metallic envelope (19) of the pocket.
  • the wells (50), in particular, can be horizontal, and the ends of the heating resistors (53) then open to the outside of the external metal casing (19).
  • the vertical or horizontal wells (50) must preferably open out, that is to say out of the reach of the liquid metal and / or the treatment agents, and in an area accessible to maintenance and possible repair operations.
  • the heating resistors (54) can be completely coated in an electrical insulator and a relatively good thermal conductor such as zirconia, zirconium silicate or magnesia.
  • a relatively good thermal conductor such as zirconia, zirconium silicate or magnesia.
  • the heat transmission between the resistors (53) and the heating partition takes place by conduction and no longer by radiation, which makes it possible to work with a lower resistance temperature (53), therefore with a duration of probable life significantly increased.
  • the power heating is regulated in a known manner, by any electromechanical or electronic device, the regulation parameter usually being the temperature of the liquid metal, which, in the case of aluminum, is generally fixed at around 750 ° C.
  • Another heating means can consist of a gas or liquid fuel burner (60) fixed to the cover (55) and the combustion gases of which are channeled by baffles (61) in the internal cavity of the partition (18) .
  • the burner is arranged, for example, at one end, the combustion gases are recovered at the other end, and they can be used to heat, in an exchanger not shown, the combustion air sent to the burner.
  • This heating mode has a particularly high efficiency and great flexibility of adjustment, comparable to that of electric heating.
  • the implementation of the invention allows a faster warm-up of the empty and cold treatment bag following a prolonged shutdown, a faster restart in the event of an accidental shutdown resulting in solidification of the contained metal (breakdown prolonged current) and, in normal operation, more precise control of the temperature of the metal being processed.
  • the heating partition can be removable, and simply threaded into guide grooves provided on the side walls, which allows it to be changed quickly and easily.

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Abstract

L'invention concerne un perfectionnement du dispositif de traitement, au passage, d'un courant de métal ou alliage liquide, à base d'aluminium ou de magnésium. Ce dispositif comporte une poche constituée par une enveloppe métallique externe, un garnissage réfractaire interne, une goulotte pour l'entrée du métal liquide brut à l'arrière, un bec de coulée du métal liquide traité à l'avant, et au moins une cloison interne en matériau bon conducteur thermique laissant, avec le fond de la poche, un espace pour la circulation du métal liquide et délimitant un premier compartiment arrière et au moins un second compartiment avant débouchant sur le bec de coulée. Le perfectionnement consiste en ce que la cloison (18) comporte au moins un puits (50) débouchant à l'extérieur, dans lequel on dispose au moins un élément chauffant (51) amovible qui peut être constitué par des éléments céramiques (52) supportant des resistances électriques (53), ou par un brûleur à gaz.

Description

PERFECTIONNEMENT AU DISPOSITIF DE TRAITEMENT, AU PASSAGE, D'UN COURANT DE METAL OU ALLIAGE LIQUIDE A BASE D'ALUMINIUM
OU DE MAGNESIUM
La présente invention constitue un perfectionnement au dispositif de traitement, au passage, d'un courant de métal ou alliage liquide à base d'aluminium ou de magnésium, connu sous la marque déposée "ALPUR", objet de la demande principale FR 2 514 370. Ce perfectionnement concerne le moyen de chauffage du métal ou de l'alliage à traiter.
Dans la demande de brevet principal, on a décrit et revendiqué un dispositif pour le traitement, au passage, d'un courant de métal liquide, constitué par une poche, comportant une enveloppe métallique externe et un garnissage réfractaire interne, une goulotte pour l'entrée du métal liquide à l'arrière et un bec de coulée du métal traité, à l'avant, et au moins une cloison interne laissant, avec le fond de la poche, un espace pour le passage du métal liquide et délimitant un premier compartiment arrière et au moins un deuxième compartiment avant débouchant sur le bec de coulée, ladite poche étant fixée sur un berceau-support relié à un châssis articulé par rapport auquel ledit berceau peut basculer vers l'avant autour d'un premier axe horizontal perpendiculaire au sens d'écoulement du métal liquide dans la poche, et passant sensiblement par l'extrémité du bec de coulée, le châssis articulé étant lui-même relié à un châssis fixe par rapport auquel ledit châssis articulé peut basculer autour d'un deuxième axe horizontal, qui peut être parallèle -ou éventuellement perpendiculaire- au premier axe, ce qui permet d'assurer, en plus, un basculement arrière ou latéral.
Pour la mise et le maintien à la température de travail, le dispositif comporte, en outre, un moyen de chauffage interne à la poche, amovible et indépendant du garnissage réfractaire. Il est généralement muni, en outre, de moyens d'injection d'un agent de traitement liquide, solide, gazeux ou vaporisé, et de moyens pour introduire et retirer alternativement le moyen de chauffage interne et les moyens d'injection de l'agent de traitement. Mais, dans ce cas, on ne peut pas assurer simultanément le chauffage du métal et l'injection de l'agent de traitement, et c'est parfois un inconvénient . L'idée qui est à la base de la présente invention, consiste à supprimer le moyen de chauffage interne amovible, c'est-à-dire le thermoplongeur, et à intégrer un dispositif de chauffage fixe dans la cloison de séparation entre le compartiment arrière et le compartiment avant.
En effet, cette cloison de séparation est réalisée en un matériau réfractaire, relativement bon conducteur de la chaleur et résistant chimiquement à l'aluminium liquide à 750°C, tel que le carbure de silicium. Elle peut donc être utilisée comme élément rayonnant à la fois pour le compartiment avant et pour le compartiment arrière.
La fig. 1 rappelle l'ensemble du dispositif, objet de la demande de brevet principal, mais modifié par suppression du thermoplongeur, et élargissement de la cloison de séparation. Le couvercle n'a pas été représenté pour alléger le dessin. La fig. 2 montre le détail de la cloison de séparation équipée d'un dispositif de chauffage, selon l'invention.
La fig. 3 montre schématiquement, en coupe verticale, une cloison munie de chicanes internes et chauffée avec un brûleur à gaz ou à combustible liquide.
Sur la figure 1, nous avons rappelé uniquement les organes essentiels : la plate-forme (1), la poche proprement dite (3), le berceau (4), le châssis articulé (7) et son axe de rotation (13), les vérins de basculement avant (14) et arrière (15), le garnissage interne (17), la cloison interne (18), le premier compartiment arrière (20), le second compartiment avant (21), la colonne (37) supportant l'injecteur (34) supporté par le bras (36) mobile en montée et en descente sur la colonne (37) . Il est actionné par le moteur (38) .
Selon l'invention (fig. 2) on augmente l'épaisseur de la cloison (18) jusqu'à 60 à 120 mm environ et on ménage soit une cavité interne unique, soit une série de puits (50) fermés à la partie inférieure, dans lesquels sera disposé le moyen de chauffage.
Ce moyen de chauffage peut être, par exemple, une série de bougies chauffantes (51), une dans chaque puits (50) réalisée de façon connue, par un assemblage d'éléments (52) en céramique isolante supportant un enroulement de fil résistant (53) , en alliage à hase de fer, nickel et chrome, chauffé par effet Joule, en courant triphasé ( φ1 φ2 φ3) dans le cas figure.
La partie supérieure de la cloison (18) comporte une chambre (54) dans laquelle débouchent les extrémités des éléments chauffants, qui sont connectés entre eux de façon habituelle : en série, en parallèle, en triphasé "étoile" ou "triangle" avec les isolations convenables.
La chambre (54) est fermée par un couvercle amovible (55) assurant l'ëtanchéité vis à vis des produits de traitement et du métal liquide, par exemple au moyen d'un joint souple (56) en céramique fibreuse.
Les connexions électriques (57) vers le réseau et les appareils de régulation sont reportées à l'extérieur de l'enveloppe métallique externe (19) de la poche.
Cette disposition est donnée à titre d'exemple non limitatif : les puits (50), en particulier, peuvent être horizontaux, et les extrémités des résistances chauffantes (53) débouchent alors à l'extérieur de l'enveloppe métallique externe (19).
Quelle que soit la disposition adoptée, les puits (50) verticaux ou horizontaux, doivent, de préférence, déboucher à l'extérieur, c'est-à-dire hors de l'atteinte du métal liquide et/ou des agents de traitement, et dans une zone accessible aux opérations d'entretien et de réparation éventuelle.
En variante de mise en oeuvre de l'invention, les résistances chauffantes (54) peuvent être totalement enrobées dans un isolant électrique et relativement bon conducteur thermique tel que la zircone, le silicate de zirconium ou la magnésie. Dans ce cas, la transmission de chaleur entre les résistances (53) et la cloison chauffante s'effectue par conduction et non plus par rayonnement, ce qui permet de travailler avec une température de résistance (53) plus basse, donc avec une durée de vie probable sensiblement augmentée. Quelle que soit la solution retenue, la puissance de chauffage est régulée de façon connue, par tout dispositif électromécanique ou électronique, le paramètre de régulation étant habituellement la température du métal liquide, qui, dans le cas de l'aluminium, est généralement fixée aux environs de 750°C.
Un autre moyen de chauffage peut être constitué par un brûleur à gaz ou à combustible liquide (60) fixé au couvercle (55) et dont les gaz de combustion sont canalisés par des chicanes (61) dans la cavité interne de la cloison (18). Le brûleur est disposé, par exemple, à une extrémité, les gaz de combustion sont récupérés à l'autre extrémité, et ils peuvent servir à réchauffer, dans un échangeur non représenté, l'air de combustion envoyé au brûleur. Ce mode de chauffage a un rendement particulièrement élevé et une grande souplesse de réglage, comparable à celle du chauffage électrique.
La mise en oeuvre de l'invention permet une mise en température plus rapide de la poche de traitement vide et froide à la suite d'un arrêt prolongé, un redémarrage plus rapide en cas d'arrêt accidentel entraînant une solidification du métal contenu (panne de courant prolongée) et, en exploitation normale, un contrôle plus précis de la température du métal en cours de traitement.
Elle permet, en plus, d'éviter la variation de niveau du métal lors de l'introdution ou l'enlèvement du thermoplongeur et, par rapport aux dispositifs analogues dans lesquels le moyen de chauffage est intégré dans les parois latérales (par ex. dans le brevet FR 2362 213 = US 4040 610), elle présente l'avantage de permettre un garnissage de structure simple, donc de durée de vie prolongée, dont la température maximale est au plus égale à celle du métal liquide, ce qui réduit les pertes thermiques au strict minimum.
Enfin, la cloison chauffante peut être amovible, et simplement enfilée dans des rainures de guidages prévues sur les parois latérales, ce qui permet de la changer rapidement et facilement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement, au passage, d'un courant de métal ou alliage liquide, à base d'aluminium ou de magnésium, selon la revendication 1 du brevet principal, ce dispositif comportant une poche constituée par une enveloppe métallique externe (19), un garnissage réfractaire interne, une goulotte pour l'entrée du métal liquide brut à l'arrière, un bec de coulée du métal liquide traité à l'avant, et au moins une cloison interne en matériau bon conducteur thermique laissant, avec le fond de la poche, un espace pour la circulation du métal liquide et délimitant un premier compartiment arrière et au moins un second compartiment avant débouchant sur le bec de coulée, la poche étant fixée sur un berceau-support relié à un châssis articulé par rapport auquel ledit berceau peut basculer vers l'avant autour d'un premier axe horizontal passant par le bec de coulée, le châssis articulé étant lui-même relié à un châssis fixe par rapport auquel il peut basculer autour d'un deuxième axe horizontal, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de chauffage disposé à l'intérieur de la cloison (18).
2. Dispositif, selon revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (18) comporte au moins un puits (50) débouchant à l'extérieur, dans lequel on dispose au moins un élément chauffant (51) amovible.
3. Dispositif, selon revendication 2, caractérisé en ce que l'élément chauffant (51) est constitué par des éléments céramiques (52) supportant des résistances électriques (53) .
4. Dispositif, selon revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de chauffage est constitué par des résistances électriques enrobées dans un isolant électrique, relativement bon conducteur thermique, tel que la magnésie, la zircone et le silicate de zirconium.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cloison (18) comporte, en outre, à sa partie supérieure, une chambre (54) obturable par un couvercle étanche (55) , et dans laquelle débouchent les extrémités des éléments chauffants (51).
6. Dispositif, selon revendication I, caractérisé en ce que la cloison (18) comporte une série de chicanes internes (61), et en ce que le moyen de chauffage est un brûleur (60) à combustible gazeux ou liquide.
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