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CA 02217434 1997-11-17
1 UGI 96/003
Réservoir d'alime.-taliG.) destiné à retenir un métal fondu
et notamment un acier.
L'invention concerne un réservoir d'alimentation destiné à retenir
un métal fondu et notamment un acier, réservoir comprenant un fond
s réfractaire, des cloisons réfractaires, au moins une busette ménagée
dans le fond réfractaire pour évacuer par écoulement le métal fondu du
réservoir, un tampon réfractaire comportant une cavité, placé sur le fond
du réservoir et destiné à recevoir un jet de métal fondu en provenance
d'une poche déplacée au-dessus dudit réservoir.
0 L'élaboration en aval d'un acier se fait suivant une séquence
mettant en jeu une poche de coulée, se déversant dans un réservoir
d'alimentation appelé distributeur ou répartiteur, le réservoir
d'alimentation fournissant en métal liquide une lingotière de coulée.
Le réservoir d'alimentation constitue le réacteur de transfert entre
la poche de coulée et la lingotière de coulée.
Les fonctions du réservoir d'alimentation ou répartiteur sont:
- de transférer l'acier liquide de la poche de coulée vers la lingotière de
coulee,
- de répartir l'acier liquide sur les différentes lignes de coulée,
20 - d'amener l'acier fondu à l'état non turbulent dans la lingotière,
- de réaliser des coulées en séquence,
- d'éliminer dans certaines conditions, les plus grosses inclusions
contenues dans l'acier liquide par le biais, par exemple, d'habillages, de
rampes de bullage.
2s L'amélioration du fonctionnement du réservoir d'alimentation est
réalisée par l'usage d'habillage comme par exemple, une dalle d'impact
posée au fond du réservoir, en aplomb d'un tube protecteur de jet situé
sous la poche de coulée. Cette dalle d'impact est aussi appelée
"tampon" .
Le tampon a généralement pour fonction première de réduire la
turbulence du jet de métal liquide issu de la poche de coulée et entrant
dans le réservoir, par la dégradation de l'énergie du jet de métal liquide
tombant, verticalement, sur ladite dalle d'impact.
Dans certains cas, le tampon peut limiter les courts circuits, c'est
35 à dire les durées au bout desquelles le premier filet fluide d'acier sort du
réservoir et/ou augmenter les temps de séjour, c'est à dire les durées de
présence en réservoir des filets fluides d'acier.
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Le but de l'invention est de ménager une zone spécifique de dégradation
d'énergie du jet du métal liquide entrant et d'assurer, simultanément,
une réserve de réfractaire dans le tampon en vue de compenser son
usure sous l'impact violent du flux de métal liquide entrant dans le
s réservoir.
L'objet de l'invention est un réservoir d'alimentation destiné à
retenir un métal fondu et notamment un acier, réservoir comprenant un
tampon réfractaire comportant une cavité, le tampon, placé sur le fond
du réservoir et destiné à recevoir un jet de métal fondu en provenance
o d'une poche déplacée au-dessus dudit réservoir, se caractérisant en ce
que la cavité du tampon est formée d'un fond de tampon et d'une paroi
sensiblement verticale, la surface du fond de tampon définissant un
volume convexe.
Les autres caractéristiques de l'invention sont:
- la surface du fond de tampon définit un volume convexe
comportant un sommet situé sensiblement dans l'axe du jet de métal
fondu;
- la surface du fond de tampon définit une pyramide;
- la surface du fond de tampon définit un cône;
- le tampon comporte au moins un trou de vidange;
- la paroi interne de la cavité comporte au moins un bourrelet
périphérique situé dans un plan sensiblement horizontal;
- le bourrelet périphérique comporte au moins une partie rabattue
vers le fond de tampon;
- la paroi interne de la cavité comporte une série de bourrelets
périphériques situés dans un plan sensiblement horizontal et définissant
une paroi interne ondulée.
La description qui suit et les figures annexées, le tout donné à
titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre l'invention.
La figure 1 est un schéma présentant une séquence de
l'élaboration aval d'un acier.
La figure 2 est une représentation, en coupe, d'un exemple de
réalisation d'un tampon réfractaire selon l'invention.
La figure 3 est une représentation, en coupe, d'un autre exemple
3s de réalisation d'un tampon réfractaire selon l'invention.
La figure 4 est une représentation, en coupe, d'un autre exemple
de réalisation d'un tampon réfractaire selon l'invention.
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La figure 5 est une représentation, en coupe, d'un autre exemple
de réalisation d'un tampon réfractaire selon l'invention.
Dans l'élaboration aval d'un métal notamment d'un acier, comme
représenté sur la figure 1, une poche 1 de coulée alimente un réservoir
s d'alimentation 2, appelé également distributeur ou répartiteur, le
réservoir d''alimentation 2 déversant le métal liquide 3 dans une
lingotière 4 de coulée continue.
Le réservoir d'alimentation en métal 2, comprend un fond
réfractaire 5, des cloisons réfractaires 6 destinées à retenir le métal
0 fondu dans le réservoir d'alimentation 2, au moins une busette 7
ménagée dans le fond réfractaire 5 qui évacue par écoulement, le métal
fondu du réservoir 2. Un tampon réfractaire 8 comportant une cavité 9,
est placé sur le fond du réservoir 2. Il est destiné à recevoir un jet 10 de
métal fondu en provenance de la poche 1 déplacée au-dessus du
15 réservoir 2.
Dans une première forme de l'invention, dans le domaine de
l'élaboration de l'acier, comme représentée sur la figure 2, la cavité 9 du
tampon 8 est formée d'un fond de tampon 1 1 et d'une paroi 12
sensiblement verticale. Selon une caractéristique de l'invention, la
20 surface du fond de tampon 11 définit un volume convexe, c'est à dire
que tout segment qui joint deux points quelconques de la surface
délimitant le volume est contenu dans ce volume.
Le fond de tampon 11, dans sa forme convexe, génère, avec la
paroi 12 sensiblement verticale latérale de la cavité 9, un angle de
2s dégradation forte de l'énergie du jet 10 d'acier liquide entrant dans la
cavité 9 du tampon 8.
L'angle aigu généré par la forme du fond de tampon 11 et la paroi
12 sensiblement verticale de la cavité 9 est une zone de dégradation
d'énergie du jet de métal liquide entrant et favorise sa remontée le long
30 de ladite paroi 12 vers la surface du métal et la couche de laitier
contenu dans le réservoir d'alimentation, le métal s'échappant du
tampon essentiellement par l'ouverture supérieure de celui-ci.
En d'autres termes, la paroi 12 a une fonction de blocage du
métal qui, associé à l'effet de fermeture du fond de tampon 11, calme
3s de manière efficace l'énergie du jet.
L'effet d'atténuation de l'énergie est représentée sur les figures
par une flèche en spirale.
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Un autre avantage de l'invention est lié au fait que le fond
constitue une réserve relativement importante de réfractaire, réserve qui
pallie l'usure consécutive à l'impact violent du jet de l'acier fondu
5 entrant, en particulier lors de l'ouverture de la poche 1.
Le tampon 8 est une pièce en béton réfractaire, pouvant être
monobloc, fixée sur le fond 5 du réservoir et disposé à l'aplomb de tube
de protection du jet 10 de la poche 1 de coulée.
Le tampon peut avoir toute forme géométrique. Il est de
10 préférence, parallélépipèdique ou cylindrique. Le tampon est réalisé de
préférence par moulage. Les parois sensiblement verticales comportent
une dépouille qui assure un démoulage aisé du tampon.
La paroi 12 est relativement haute par rapport aux dimensions du
fond de façon à permettre l'accumulation du métal en provenance de la
1s poche, la dégradation de son énergie, et la remontée dudit métal le long
de la paroi 12 vers le laitier.
Du fait de sa hauteur, la paroi 12 évite que des filets de métal
liquide aillent directement en direction des trous de coulée. De plus, la
paroi permet d'allonger le temps de séjour du métal dans le réservoir
20 d'alimentation.
Dans l'exemple de la figure 2, le fond 11 de la cavité 9 a, de
préférence, lorsque le tampon est parallélépidèdique, la forme d'une
pyramide, associé à quatre parois latérales sensiblement planes et
verticales. Sous cette forme, le tampon génère entre le fond et les
25 parois, quatre zones de dégradation forte d'énergie du jet d'acier liquide
entrant.
Le fond 11 de la cavité 9 a, de préférence, lorsque le tampon est
cylindrique, la forme d'un cône, associé à une paroi latérale
sensiblement cylindrique et verticale. Sous cette forme, le tampon
30 génère entre le fond et la paroi, une couronne de dégradation forte
d'énergie du jet d'acier liquide entrant.
Dans les exemples décrits, la surface du fond définit un sommet
qui peut être placé soit dans l'axe vertical du jet, soit légèrement
déplacé par rapport à l'axe du jet. Le déplacement du tampon peut
35 générer un mouvement rotatif du flux de l'acier, le mouvement rotatif
participant à la dégradation de l'énergie du jet d'acier entrant.
Dans tous les cas, la surface du fond définit un sommet dont la
hauteur reste très inférieure à la hauteur de la paroi 12.
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Le tampon 8 comporte, percé dans la paroi 12, au moins un trou
de vidange 16 assurant d'une part, un écoulement d'acier dans le fond
5 du réservoir, notamment, avant ie débordement de l'acier remplissant
le tampon, et d'autre part, une vidange de la cavité 9 dudit tampon en
5 fin de coulée.
Dans une autre forme de I ' invention, comme représenté sur la
figure 3, la paroi 12 interne de la cavité 9 comporte au moins un
bourrelet 13 périphérique situé dans un plan sensiblement horizontal et
refermant tout ou une partie de la cavité. En d'autres termes, le
10 bourrelet 13 peut être aménagé sur la surface de la paroi 12 à une
hauteur quelconque par rapport au fond de tampon 11, par exemple à
mi hauteur de la paroi 12, séparant ainsi la cavité en deux parties.
L'espace de la cavité réduit localement, par exemple, en sortie de
la cavité ramène, après l'impact du jet, le flux d'acier vers l'axe du jet
d'acier ce qui accentue l'effet de dégradation de l'énergie.
Dans une autre forme de l'invention, comme représenté sur la
figure 4, le bourrelet 13 périphérique comporte au moins une partie
rabattue 14 vers le fond de tampon 11. Dans cet exemple, le flux est
rabattu vers le fond de la cavité pour accentuer la dégradation de
20 I'énergie.
Comme représenté sur la figure 5, de préférence, en fonction de
la hauteur du tampon, la paroi interne de la cavité comporte une série de
bourrelets 15 périphériques situés dans un plan sensiblement horizontal,
définissant une paroi interne ondulée. Les ondulations réduisent, avec
25 I'inclinaison du fond de forme convexe, I'angle de dégradation forte de
l'énergie du flux d'acier liquide aussi bien lorsque le métal s'accumule
dans le fond du tampon que lorsque celui-ci remonte sur la paroi, après
l'impact du jet d'acier fondu sur le fond 11.
Dans le cas d'un tampon comportant un ou des bourrelets, lesdits
30 bourrelets peuvent être réalisés sous forme de pièces indépendantes,
comme par exemples des couronnes s'adaptant sur la paroi 12. En effet
le moulage en un bloc de pièces comportant un espace fermé générant
par exemple des contre dépouilles est difficilement réalisable.
Le réservoir proposé muni du tampon selon l'invention, optimise la
35 réduction de la turbulence de l'acier liquide dans la zone d'impact du
réservoir grâce à la création de zones de fortes dégradation d'énergie. Il
optimise également les temps de court circuit et les temps de séjour, ce
qui améliore l'état de propreté de l'acier élaboré.
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La réserve de réfractaire que constitue le fond de la cavité allonge
la durée de vie du tampon.
De plus le tampon selon l'invention favorise les écoulements
piston et réduit la durée de transition, c'est à dire le temps nécessaire
5 pour passer de la coulée d'une nuance A à la coulée d'une nuance B, ou
encore, le temps pendant lequel le réservoir contient la fin de la coulée
de la nuance A et le début de la coulée de la nuance B.
Un tel tampon, de réalisation aisée, peut être introduit seul dans
le réservoir, ce qui permet de s'affranchir de l'utilisation d'habillages
10 annexes tels que les barrages, les déversoirs.
