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' `..,~
"Dispositif de guidage de 1'acier en fusion
dans un répartiteur"
~.
La présente invention est relative à un dispositif
permettant l'élaboration de produits métallurgiques, en
continu, à partir de la solidification d'une coulée d'acier
sortant de la poche de coulée.
Elle vise plus particulièrement des perfectionnements
apportés aux répartiteurs de coulée continue. Ces enceintes
sont des récipients métallurgiques revetus de matériaux
réfractaires permettant de faire décanter puis de diriger
l'acier liquide vers les moules de coulée continue. Ainsi,
les répartiteurs classiques comprennent une zone déversoir
limitée par des barrages dans laquelle l'acier liquide est
versé à partir d'une poche. De chaque coté de cette zone
déversoir, le récipient comporte une évacuation permettant
de vider le répartiteur vers les moules de coulée continue.
Les barrages jouent le role d'un siphon de façon que
l'acier liquide soit décanté.
Le moule de coulée continue est le lieu où l'acier
passe de l'état liquide à l'état solide sous la forme de
brames, blooms ou billettes. La température à laquelle
l'acier liquide pénètre dans le moule de coulée continue
doit etre régulée avec précision de façon que l'acier
liquide ne fige ni trop tot ni trop tard. Cette .empérature
dépend des traitements subis par l'acier liquide en amont
du répartiteur, elle est donc jusqu'à présent difficile à
maîtriser.
On connaît ainsi des répartiteurs équipés d'une torche
à plasma, cette torche a été conçue pour réchauffer l'acier
liquide aans le répartiteur. Ainsi, le but du chau~fage
plasma es d'augmenter et de réguler la tempéra~ure ae
l'acier liquide qui sort de la poche, ce qui par effe. ce
mélange, condui t à un maintien de la température àe l'acier
liquide dans le répartiteur dans une fourchette étroite e.
contrôlée.
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'~1 .
Ce type de répartiteur comprend donc une chambre de
chauffe entre la zone déversoir et la zone de répartition
du répartiteur. La chambre de chauffe est distincte de la
zone déversoir grâce à des barrages de façon, entre autres,
à éviter le passage de laitier qui limiterait le rendement
de l'opération. La chambre de chauffe est recouverte d'un
dôme pour emp~cher les entr~es d'air, réduire les pertes
thermiques et l'oxydation de l'acier liquide.
En outre, le système d'écoulement de l'acier liquide
entre la zone de vidange de la poche (zone déversoir) et la
chambre de chauffe plasma, doit favoriser des vitesses
suffisantes de l'acier liquide pour l'orienter sous
l'impact de l'arc de la torche à plasma et doit assurer un
brassage efficace du bain d'acier liquide.
Les répartiteurs non pourvus d'un moyen de réchauffage
de l'acier en fusion ne permettent pas l'obtention dans le
moule de coulée continue d'un acier à la température de
solidification voulue et pour les répartiteurs équipés d'un
moyen de réchauffage constitué d'une torche à plasma,
l'inconvénient majeur réside dans le fait que l'impact de
l'arc de la torche plasma est très localisé à la surface du
bain d'acier, la zone réchauffée par l'arc l'est donc
aussi. Il est donc important que le jet d'acier en
provenance de la zone déversoir soit dirigé précisément
2j sous l'arc. Jusqu'à présent, le jet est dirigé vers l'arc
par un barrage plan plus ou moins incliné. Ces répartiteurs
ne permettent pas de diriger le jet aussi précisément aue
cela est souhaité.
La présente invention vise donc à pallier ces
inconvénients, en proposant un dispositif de guidage de
l'acier liquide en fusion en direction de la zone balavée
par l'arc d'une torche à plasma, permettant le maintien er
la régulation dans une fou-chette étroite et contrôlée de
la température du bain d'acier liquide dans le -épar iteur.
i5 A cet effet, le dispositif de gu dage, situé entre la
zone déversoir et la zone de répartition d'un répartiteur
muni d'un système de réchauffage, notamment une torche à
plasma, et constituant un côté de la chambre de cha~fLe, se
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caractérise en ce qu'il comporte un bloc réfractaire percé
d'au moins un conduit ayant la forme d'un cône tronqué et
recourbé vers la zone prédéfinie de la chambre de chauffe
et pouvant être évasé au droit de cette zone, de façon à
assurer le guidage unidirectionnel du flux d'acier liquide
provenant de la zone déversoir en direction de la zone
prédérinie de la chambre de chauffe.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente
invention ressortiront de la description faite ci-après, en
référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple
de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur
les figures :
- la figure 1 est une vue, en élévation frontale et en
coupe, d'un répartiteur selon l'art antérieur ;
- la figure 2 est une vue, en élévation frontale et en
coupe, d'un répartiteur pourvu du dispositif de guidage
selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue, en coupe et en plan, du
dispositif de guidage ;
- la figure 4 est une vue, en coupe et en élévation
latérale, du dispositif de guidage ;
- la figure 5 est une vue, en coupe et en élévation
frontale, d'un dispositif de guidage selon un autre mode de
réalisation ;
- la figure 6 est une vue en perspective du dispositif
de guidage selon l'invention ;
- la figure 7 est une vue en coupe et en plan d'un
autre mode de réalisation du dispositif de guidage objet de
.l'invention.
Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif de
guidage selon l'invention, comporte un bloc barrage 1,
placé au sein d'un répar'iteur 2 entre une zone déversoir 3
et une zone de répartition 4, ormant une troisième zone
appelée zone de chauffe S. Ce bloc barrage 1 réalisé dans
- 3~ un matériau réfractaire, résistant à l'abrasion,
éventuellement monolithiaue, comprend trois zones : d'une
part, une zone latérale ~, similaire à la zone déversoir 3
d'un répartiteur 2 classique, délimitée par des parois 7
.- ,! ' ~ ;
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notamment inclinées formant barrage, et d'autre part, dans
~ sa partie inférieure 8 un conduit dlécoulement 9 de l'acier
liquide provenant de la zone déversoir 3 en direction de la
zone de répartition 4, en passant dans une chambre de
chauffe S communiquant avec ladite zone de répartition 4.
Sur la partie supérieure du bloc barrage 1, on dispose en
vis-à-vis dudit conduit d'écoulement 9 une plaque 16,
également en matériau réfractaire, et sensiblement dans une
direction horizontale, formant barrage et délimitant la
chambre de chauffe 5, de manière à permettre l'écoulement
de l'acier liquide en direction de la zone de répartition
4.
La partie inférieure 8 du bloc barrage 1 est traversée
par au moins un conduit d'écoulement 9 pour l'acier en
fusion s'étendant entre la zone déversoir 3 et la chambre
de chauffe 5. Ce conduit 9 chemine tout d'abord en partie
basse du bloc barrage 1 selon une direction sensiblement
coplanaire à la paroi 10 constituant le fond du répartiteur
2, puis forme un coude orienté perpendiculairement dans le
plan vertical, qui débouche en partie supérieure dans la
chambre de chauffe 5, dans une zone évasée 11 notamment en
forme de tulipe. Ce conduit 9 d'écoulement constitue de ce
fait une portion de tube en U, qui permet une circulation
de liquide entre la zone déversoir 3 et la chambre de
chauffe 5 grâce au principe classique des vases
communiquants.
La zone terminale évasée 11 du conduit 9 détermine par
sa géométrie, un contrôle de ia vi.esse dléjection du jet
d'acier en fusion, selon un profil voulu de vitesse pour
l'obtention d'un brassage hydrodynamique permettant un
mélange homogène de l'acier dans la chambre de chauffe 5.
L'acier passe de la zone déversoir 3 à la zone de
répartition 4 par l'intermédiaire du conduit 9 dléjection
débouchant dans la chambre de _hauffe 5 ; dans cetle
dernière zone, sa surface libre subit une élévation de
température par l'intermédiaire dlun organe chauffant 12
placé en vis-à-vis de cette surface libre, généralement au-
dessus, et fixé par des moyens connus sur le bloc barrage 1
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~_ 5
au niveau de ladite plaque 16. Dans l'application visée par
l'invention, cet organe chauffant 12 est constitué par une
torche à plasma dont l'arc est dirigé et focalisé au-dessus
de la totalité de la surface constituée par la zone
s terminale évasée 11 du conduit 9 d'éjection du jet, évitant
ainsi des temps de séjour inadaptés de l'acier dans la
chambre de chauffe 5.
Après avoir subi le réchauffage, l'acier surnageant
dans la chambre de chauffe 5 s'écoule, grâce au brassage,
latéralement vers la zone de répartition.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le
bloc barrage 1 est traversé de part en part, radialement
entre la zone déversoir 3 et la chambre de chauffe S, par
une pluralité de conduits 13 s'étendant selon une direction
sensiblement parallèle par rapport à la surface plane
définie par la partie supérieure de la zone terminale
évasée 11 du conduit d'éjection 9 du jet d'acier en
direction de la zone déversoir 3 ; ces conduits 13 forment
des zones de détentionnement des contraintes
thermomécaniques qui se produisent au sein du bloc barrage
1 lors du remplissage de la zone déversoir.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le
bloc barrage 1 réfractaire comporte au moins un conduit
latéral 17 débouchant dans chaque zone de répartition 4 el
dans la partie inférieure du conduit d'écoulement 9, de
façon à assurer la vidange complète de la zone déversoir 3
en L in de coulée.
Selon un autre mode de réalisation de ces conduits 9,
13 ou 17, ils ne sont plus obtenus dès le moulage du bloc
barrage 1 monolithique, mais sont composés par des inserts
9', 13', 17', également réalisés dans un matériau
réfractaire, présentant éventuellement des propriétés
physico-chimiques différentes vis-à-vis du matériau formant
le bloc barrage et avantageusement un matériau possédant
- 35 des caractéristiques de résistance élevée à l'abrasion.
La cnambre de chauffe 5 est recouverte par un écran 15
en forme de dome, permettant d'une part, de limiter au
maximum les entrées parasites d'air et donc les sources
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d'oxydation du bain d'acier et d'autre part de constituer
un écran protecteur afin de diminuer les pertes thermiques.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif de
guidage objet de l'invention, le bloc barrage l est placé
entre une zone déversoir 3 et une zone de répartition 4. Le
bloc barrage l délimite par sa paroi frontale, formant un
barrage principal, la séparation entre ces deux zones, et
elles communiquent par le conduit d'écoulement 9. Les
parois latérales 7 de ce bloc barrage l conforment
également des zones de barrage secondaires à l'intérieur de
la zone de répartition 4.
En effet, les parois latérales 7, disposées au sein de
cette zone de répartition 4, sont de hauteur inférieure à
la hauteur globale du bloc barrage l. Elles délimitent
ainsi dans leur partie inférieure une zone de passage pour
le métal provenant de la chambre de chauffe 5 en direction
des zones de répartition 4 adjacentes latéralement à ces
parois 7.
L'invention telle que décrite ci-dessus offre de
multiples avantages dont notamment :
- le système d'écoulement de l'acier en fusion entre
la zone déversoir et la chambre de chauffe, favorise
l'obtention de vitesses suffisantes de l'acier liquide pour
l'orienter correctement sous l'impact de l'arc de la .orcne
à plasma ;
- le bloc barrage limitant une chambre de chauffe
entre la zone déversoir et la zone de répartition améliore
d'une part,
. - le réchauffage de l'acier en sortie de poche de
coulée et d'autre part,
- l'acheminement de l'acier réchauffé en direction des
veines de coulées continues tout en limitant au maximum ies
phénomènes d'oxydation.
Il demeure bien entendu que la présente invention
n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et
représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les
variantes.
