Procédé et installation de protection d'un jet de coulée de métal liquide

Abstract

 L'invention concerne la protection d'un jet de coulée de métal liquide, s'écoulant entre un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur.
Selon le procédé 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, simultanément, on injecte au moins un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois dudit réceptacle.
L'invention s'applique à la protection de jets de coulée de métaux, notamment entre poche et répartiteur, entre poche et lingotière, entre poche et poche, entre convertisseur (ou four) et poche.

Description

[0001] L'invention concerne la protection d'un jet de métal liquide s'écoulant entre un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur.

[0002] 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 autour du jet par un dispositif généralement torique disposé sous le réservoir supérieur.Ce système n'est pas toujour satisfaisant ; en effet, la création d'une atmosphère inerte sur tout le trajet du jet peut parfois prendre un certain temps : il y a 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 provoquantla mise en solution d'azote et la formation d'inclusions d'oxydes.

[0003] Pour remédier à ces inconvénients, le demandeur a récemment mis au point un procédé, décrit dans la demande de brevet n° 81.21.855, 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 protectrice 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.

[0004] Ainsi, le gaz de protection confiné autour du jet et porté à haute température est soumis à une force ascensionnelle qui permet la formation d'une gaine gazeuse protectrice le long du jet de métal circulant à contre-courant de celui-ci et s'opposant à tout entraînement d'air par le métal en écoulement.

[0005] La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour créer une gaine protectrice ascendante de ce type.

[0006] Le procédé conforme à l'invention se caractérise en ce que 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, simultanément, on injecte un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois dudit réceptacle.

[0007] Selon l'invention, l'injection d'un gaz inerte liquéfié au-dessus et à proximité de la surface du métal liquide s'effectue par injection dudit gaz à l'intérieur 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'intérieur du fourreau, une atmosphère gazeuse qui s'échappe par l'ouverture supérieure de ce dernier et s'oppose à tout entraînement d'air par le jet de coulée. L'injection simultanée, conforme à l'invention, d'un gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois du réceptacle, en-dessous de la zone d'impact du jet, participe également à la formation de cette gaine protectrice gazeuse ascendante. De plus, l'injection du gaz 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 ; on évite ainsi la formation d'une croûte qui, sans brassage du bain métallique, se formerait au bout d'un certain temps.

[0008] Le gaz inerte liquéfié et le gaz inerte injecté dans le métal liquide sont soit de même nature, soit de nature différente.

[0009] Pour que l'atmosphère gazeuse ascendante formée soit considérée comme inerte vis-à-vis du métal, il faut qu'elle contienne moins de 5 % d'oxygène. Une valeur représentative de cette teneur en oxygène est le rapport V₂ T₂ ( V₂ et T₂ étant la vitesse et la température auxquelles l'atmosphère gazeuse ascendante formée atteint l'ouverture supérieure du fourreau) ; à ces caractéristiques du flux gazeux ascendant, on peut associer la rétrodiffusion de l'air due au fait que ledit flux empêche l'air de pénétrer dans le fourreau, et donc la teneur en oxygène dudit flux gazeux.

[0010] C'est pourquoi, selon l'invention, on règle le débit d'injection D₁ du gaz inerte liquéfié de façon à ce que la valeur de V₂ T₂ corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure à 5 %, selon l'équation :

dans laquelle :

- T₁ est la température d'ébullition du gaz inerte liquéfié, exprimée en degrés K ;

- S ₁ et S₂ sont les sections des ouvertures inférieure et supérieure du fourreau ;

- ρ_I et ρ_G sont les masses volumiques du gaz inerte à l'état liquide et à l'état gazeux ;

- V2 est exprimée en m/s, T2 en degrés K et D₁ en litre/min/m². D'autre part, on règle le débit d'injection D₂ du gaz inerte dans le métal liquide de façon à ce que la valeur de V2 T2 corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure à 5 %, selon l'équation :

dans laquelle V₂, T₂, T₁, S₁, S2, ρ_L, ρ_G sont les mêmes paramètres que ceux de l'équation (1) ci-dessus, T est la température du métal liquide exprimée en degrés K et D₂ est exprimé en m3/heure.

[0011] Par exemple, si le gaz inerte utilisé est de l'azote, on détermine expérimentalement la valeur

> 3,5 . 10^-4m/s/°K nécessaire pour que la teneur en oxygène de l'atmosphère soit inférieure à 5 % ; et, compte tenu des paramètres relatifs à l'azote (T₁ , ρ_L, ρ_G) et des dimensions du fourreau utilisé (sections Si et S ₂), on règle le débit de l'azote injecté selon l'équation (1) et/ou (2). Si le gaz inerte utilisé est de l'argon, on détermine expérimentalement la valeur

qui doit être supérieure à 1,7 . 10^-4m/s/°K et on règle le débit de l'argon injecté selon l'équation (1) et/ou (2).

[0012] Selon une variante de réalisation de l'invention, on complète 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 dispositif obturateur monté extérieurement sur le fond dudit réservoir supérieur, comportant une plaque fixe et un équipage mobile comprenant une plaque mobile appliquée contre ladite plaque fixe et un support 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 de métal juste à sa sortie d'une des busettes.

[0013] Cette protection du jet de métal liquide, immédiatement à son débouché du réservoir supérieur, complète avantageusement la protection dudit jet sur toute sa hauteur par la gaine gazeuse ascendante ; 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.

[0014] L'invention a également pour objet une installation de transfert d'un métal liquide mettant en oeuvre le procédé considéré qui comporte un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur muni d'un garnissage réfractaire interne et un fourreau en matériau réfractaire, 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 en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau et des moyens d'injection d'au moins un gaz inerte par le fond ou les parois du réceptacle inférieur.

[0015] 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'une première variante d'un premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention ;

- la figure 2 est une coupe partielle selon la ligne II - II de la figure.1, vue selon la flèche X ;

- la figure 3 est une coupe partielle dans le même plan que la figure 2, représentant une deuxième variante du premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention ;

- la figure 4 est une coupe partielle dans le même plan que la figure 2, représentant un deuxième mode de réalisation d'une installation selon l'invention, la moitié de droite représentant une première variante et la moitié de gauche représentant une deuxième variante dudit deuxième mode de réalisation ;

- la figure 5 est une coupe partielle dans le même plan que la figure 4, mais avec arrachement, représentant une troisième variante du deuxième 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 dispositif de protection du jet de coulée à la sortie du réservoir supérieur.

[0016] Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, un réservoir supérieur (1) contient du métal en fusion qui, après avoir traversé un dispositif obturateur à plaques (2) monté extérieurement sur le fond du réservoir (1), s'écoule sous la 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 réfractaire 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 disposé autour du jet J. Ce fourreau comporte deux parties (9) et (10) ; la partie supérieure (9) fait largement saillie au-dessus des bords du réceptacle (3) ; elle est en forme de tronc de pyramide comportant quatre parois (9a, 9b, 9c, 9d) ; deux parois opposées (9a et 9b) de cette partie supérieure (9) prennent appui sur deux bords supérieurs opposés du réceptacle (3). La partie inférieure (10) est constituée de deux plaques verticales (10a, 10b) au droit des parties (9d et 9c) 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 Si et l'ouverture supérieure une section 5₂.

[0017] 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, alimente en gaz liquéfié un tube d'injection (16) à orifice calibré (17) ; ce tube d'injection (16) débouche légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure du fourreau (7).

[0018] Dans la partie du garnissage réfractaire interne (6) du fond du réceptacle (3), qui est en-dessous du fourreau (7), sont incorporés des éléments poreux (21). Ces éléments poreux (21) sont reliés par des tubulures (22) placées dans le garnissage de sable intermédiaire (5) et connectées à un distributeur (23) relié lui-même à une source (24) de gaz inerte sous pression.

[0019] Le fonctionnement de l'installation représentée aux figures 1 et 2 est le suivant. On injecte dans la partie supérieure (9) du fourreau (7) le gaz inerte liquéfié provenant du réservoir (11) àl'aide du tubed'injection (16) qui déverse ce gaz inerte liquéfié directement sur la surface du bain de métal liquide (8) contenu dans le réceptacle (3). Le gaz inerte liquéfié ainsi versé forme, par caléfaction, une couche liquide sur la partie de la surface du bain (8) qui est comprise entre les plaques (10a) et (10b) et se vaporise 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 tourreau (7), cette gaine protectrice ascendante s'écoule selon les flèches F, en direction du jet de coulée J. Simultanément, on injecte le gaz inerte provenant de la source (24) dans le bain de métal liquide (8) autour de la zone d'impact du jet J, par l'intermédiaire des éléments poreux (21). Le gaz s'échappe en bulles qui viennent crever à la surface du bain (8) et forment une colonne gazeuse ascendante qui, canalisée par le fourreau (7), s'écoule selon les flèches F. De plus, l'injection du gaz inerte dans le bain métallique (8) provoque un brassage dudit bain et permet d'éviter la formation d'une croûte à la surface du bain (8), comme on l'a expliqué précédemment. On règle les débits du gaz inerte injecté dans le métal liquide, comme on l'a expliqué ci-dessus, de façon telle que le rapport vitesse sur température de l'atmosphère formée dans le fourreau corresponde à une teneur en oxygène de cette atmosphère inférieure à 5 %.

[0020] Selon la variante de réalisation représentée à la figure 3, des tuyères métalliques (25) sont incorporées au garnissage réfractaire interne (6) du fond du réceptacle (3). Ces tuyères (25) sont reliées (de la même façon que les éléments poreux (21) des figures 1 et 2) à une source de gaz inerte sous pression (24) par l'intermédiaire de tubulures (22). Tous les éléments de cette installation (à l'exception des tuyères (25) qui remplacent les éléments poreux (21» sont identiques et portent les mêmes références que ceux de l'installation représentée aux figures 1 et 2 ; et le fonctionnement est le même.

[0021] Selon le mode de réalisation représenté à la figure 4, 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 (43) sont formés d'une cuirasse externe (44), d'un garnissage intermédiaire de sable (45) et d'un garnissage réfractaire interne (46). Un fourreau (47), ouvert à ses deux extrémités et partiellement immergé dansle bain (48) de métal liquide contenu dans le réceptacle (43), est disposé autour du jet J. Ce fourreau (47) comporte deux parties (49) et (50) ; la partie supérieure (49) est en forme de tronc de pyramide comportant quatre parois (49a, 49b, 49c, 49d) ; deux parois opposées (49a et 49b) de cette partie (49) prennent appui sur deux bords opposés du réceptacle (43). La partie inférieure (50) est constituée de deux plaques verticales (50a) et (50b), au droit des parties (49c) et (49d) de la partie (49), immergées dans le bain de métal liquide (48). Le fourreau (47) est disposé de façon telle que son axe coïncide sensiblement avec le jet J.

[0022] Selon la première variante de réalisation représentée sur la moitié de droite de la figure 4, des tuyères métalliques (51) traversent le garnissage réfractaire interne (46) des parois du réceptacle (43) ces tuyères (51) sont reliées, par l'intermédiaire de tubulures (52), placées dans le garnissage de sable intermédiaire (45), à un distributeur (53), relié lui-même à une source (54) de gaz inerte sous pression. Les tuyères (51), qui ont un diamètre de 1 à 4 mm et de préférence de 2 mm, sont placées de façon à déboucher à une distance d'environ 25 à 30 cm en-dessous de la surface du bain de métal liquide (48).

[0023] Selon la deuxième variante de réalisation représentée sur la moitié gauche de la figure 4, des éléments poreux (55) sont incorporés au garnissage réfractaire interne (46) des parois du réceptacle (43) ; ces éléments poreux (55) sont reliés par des tubulures (52') à un distributeur (53'), relié lui-même à une source de gaz inerte sous pression (les éléments (52') et (53') sont identiques aux éléments (52) et (53)).

[0024] Selon la troisième variante de réalisation représentée sur la figure 5, des conduits (56) sont ménagés longitudinalement dans le garnissage réfractaire (46) des parois du réceptacle (43). Ces conduits (56) sont reliés, à leur partie supérieure, par l'intermédiaire de tubulures (57), à un distributeur (58), relié lui-même à une source de gaz inerte sous pression (non représentée sur la figure). Les conduits (56) communiquent, à leur partie inférieure, avec des conduits (59) qui sont ménagés transversalement dans le garnissage réfractaire (46) et qui débouchent dans le bain de métal liquiae contenu dans le réceptacle (43).

[0025] Le fonctionnement de l'installation représentée aux figures 4 et 5 est le suivant. 0n injecte un gaz inerte dans le bain de métal liquide (48) par l'intermédiaire, soit des tuyères (51), soit des éléments poreux (55), soit des conduits (56, 59), conformément à l'un des trois modes de réalisation décrits ci-dessus. Simultanément, on injecte dans la partie supérieure (49) du fourreau (47) un gaz inerte liquéfié. On obtient ainsi, à la fois, formation d'une gaine gazeuse inerte ascendante et brassage du bain métallique.

[0026] On donne, ci-dessous, à titre non limitatif, deux exemples de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention à l'aide d'une des installations représentées aux figures 1 à 5.

EXEMPLE 1

[0027] Le gaz inerte utilisé est de l'argon.

[0028] On désire que l'atmosphère formée dans le fourreau ait une teneur en oxygène inférieure à 1 %. On vétermine expériementalement la valeur

correspondante, soit

≥4. 10^-4m/s/°K.

[0029] Les paramètres relatifs à l'argon sont les suivants : T1 = 87°K ρ_L = 1400 kg/m³ ρ_G = 5,85 kg/m³.

[0030] Le fourreau utilisé a des dimensions telles que

= 1.8. 1 1 1400

[0031] Selon l'équation (1), (4 . 10^-4=

·

1,8·

·^D), si on injectait uniquement de l'argon liquéfié, on devrait l'injecter à un débit ≥ 4,73 1/mn/m².

[0032] Mais, simultanément, on injecte de l'argon gazeux dans le bain de métal liquide à un débit de 20 m³/h. Cette quantité d'argon gazeux est, selon l'équation (2), équivalente du point de vue efficacité de l'inertage à 0,41 litres/mn d'argon liquide. On injecte donc,simultanément,de l'argon gazeux à un débit de 20 m³/h dans le métal liquide et de l'argon liquéfié à l'entrée du fourreau à un débit de 4,32 1/mn/m².

EXEMPLE 2

[0033] Le gaz inerte liquide utilisé est de l'azote et le gaz inerte injecté dans le bain de métal liquide est de l'argon.

[0034] On désire que l'atmosphère formée dans le fourreau ait une teneur en oxygène inférieure à 1 %. On détermine expérimentalement la valeur

correspondante, soit

> 10,5 10^-4 m/s/°h.

[0035] Les paramètres relatifs à l'azote sont les suivants : T₁ = 77 °K ρ_L = 808 kg/m³ ρ_G = 4,6 kg/m³.

[0036] Le fourreau utilisé a des dimensions telles que

= 1,8.

[0037] Selon l'équation (1)(10.5 . 10^-4 =

·

· 1,8·

· D) si on injectait uniquement de l'azote liquéfié, on devrait l'injecter à un débit ≥ 15 1/mn/m².

[0038] Mais, simultanément, on injecte dans le métal liquide de l'argon gazeux à un débit de 20 m³/h qui est, selon l'équation(2), équivalent à 0,41 1/mn d'argon liquéfié. On injecte donc, simultanément, de l'argon gazeux à un débit de 20 m³/h dans le métal liquide et de l'azote liquéfié à l'entrée du fourreau à un débit de 13,7 1/mn%m².

[0039] La figure 6 représente le dispositif obturateur à plaques (2) (ou (42)) monté extérieurement sur le fond du réservoir supérieur (1) (ou (41)). Ce dispositif obturateur à plaques est de type connu et décrit dans la demande n° 80.19.837 du 15 septembre 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 réfractaire, 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 alignement avec le trou de coulée (64) qui est ménagé dans le revêtement interne réfractaire (65) e: la cuirasse métallique externe (6b) constituant le fond du réservoir (1). La plaque mobile est traversée par deux passages (67). Chaque busette (62) est traversée par un canal (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).

[0040] 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 partie 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).

[0041] 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 sortie d'une des busettes (62).

[0042] 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 orifice (78) ménagé à cet effet. Ainsi, le gaz inerte amené par le conduit (77) refroidit le moyen a ressort (73), puis se répand dans le boîtier (70) en jouant son rôle de protection pour le dispositif (2) et s'échappe par l'ouverture (71).

[0043] 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 métallique (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).

[0044] Une virole métallique (85) est disposée concentriquement à la plaque mobile (61) ; elle est solidaire, à son extrémité supérieure (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) comporte une ouverture (non représentée sur la figure) pour le passage du pignon moteur (non représenté sur la figure) de la plaque mobile (61).

[0045] Une plaque métallique de protection (90), pourvue d'ouvertures (91), est fixée au support (69) (par exemple par clavetage), 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 débouche dans l'espace défini par la plaque mobile (61) et la plaque de protection (90).

[0046] Le fonctionnement de l'installation de la figure 8 est le suivant : on injecte un gaz inerte par le conduit (89) à l'intérieur de la virole (85) ; ce gaz inerte se répand dans l'espace défini 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 inerte se répand dans l'espace compris entre» le support métallique (69) et la plaque de protection (90), puis s'écoule par les ouvertures 191) protégeant ainsi le jet de métal liquide à sa sortie d'une des busettes (b2). D'autre part, on refroidit les moyens à ressort (80) par injection d'air comprimé par les conduits (84).

[0047] 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 supérieure (88) des moyens à ressort (80). La virole (95) comporte une ouverture (non représentée surla figure) pour le passage du pignon moteur (non représenté sur la figure) de la plaque mobile (61).

[0048] Une plaque métallique de protection (98), pourvue d'ouvertures (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 débouche 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 flexible à partir d'un certain moment pour ne pas gêner le mouvement de l'équipage mobile.

[0049] Le fonctionnement de l'installation de la figure 9 est le suivant : on injecte un gaz inerte par le conduit (101) dans l'interstice (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'interstice entre les plaques (60) et (61) ; il s'écoule ensuite par les ouvertures (99). Simultanément, on injecte un gaz inerte par le conduit (100) ; ce gaz inerte se répand dans l'espace compris entre le support métallique (69) et la plaque de protection (98), puis s'écoule par les ouvertures (99) 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).

[0050] Dans tous les modes de réalisation de l'invention, on utilise 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.

[0051] 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.

Revendications

1. - Procédé de protection d'un jet de métal liquide s'écoulant 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 partir 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 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 ledit métal liquide, caractérisé en ce que 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, simultanément, 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 légèrement en-dessous de l'ouverture supérieure dudit fourreau et le gaz inerte dans le métal liquide par le fond ou les parois dudit réceptacle, à un débit tel que l'atmosphère gazeuse ascendante formée ait dans ledit fourreau une teneur en oxygène inférieure à 5 %.

3. - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz inerte ayant une température d'ébullition T₁ et des masses volumiques ρ_L à l'état liquide et ρ_G à l'état gazeux, le fourreau de confinement présentant une ouverture inférieure de section Si et une ouverture supérieure de section S₂, et l'atmosphère gazeuse ascendante atteignant ladite ouverture supérieure à une vitesse V₂ et à une température T₂, la valeur de

étant représentative de la teneur en oxygène de ladite atmopshère gazeuse ascendante et étant liée au débit D du gaz inerte liquéfié injecté à l'intérieur du fourreau par la relation :

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

corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère inférieure à 5 %.

4. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le gaz inerte ayant une température d'ébullition T ₁ et des masses volumiques f ρ_L à l'état liquide et ρ_G à l'état gazeux, le fourreau de confinement présentant une ouverture inférieure de section S₁ et une ouverture supérieure de section S₂ , la température du métal liquide étant T, et l'atmosphère gazeuse ascendante atteignant ladite ouverture supérieure à une vitesse V ₂ et à une température T₂, la valeur de

étant représentative de la teneur en oxygène de ladite atmosphère gazeuse et étant liée au débit D du gaz inerte injecté dans le métal liquide par la relation:

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

corresponde à une teneur en oxygène de ladite atmosphère - inférieure à 5 %.

5. - Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le gaz inerte utilisé est de l'azote et en ce que l'on règle les débits dudit gaz de façon à ce que

>3.5 10^-4 m/s/°K.

6. - Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le gaz inerte utilisé est de l'argon et en ce que l'on règle les débits dudit gaz de façon à ce que

>1.7 10^-4 m/s/°K.

7. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé 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 en enveloppant un dispositif obturateur, monté extérieurement sur le fond dudit réservoir supérieur, comportant une plaque fixe et un équipage mobile comprenant une plaque mobile appliquée contre ladite plaque fixe et un support métallique solidaire de ladite plaque mobile 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 réfractaire, ouvert à ses deux extrémités, l'ouverture supérieure dudit fourreau (7) étant située en-dessous du débouché du réservoir supérieur (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 réceptacle 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 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 constitués par au moins un tube d'injection (16) muni d'un orifice 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).

10. - Installation selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les moyens d'injection d'un gaz inerte parle fond ou les parois du réceptacle inférieur sont constitués par des tuyères métalliques (25) traversant le garnissage réfractaire (6) dudit réceptacle et reliées à une source de gaz inerte sous pression (24).

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 (21) incorporés au garnissage réfractaire (6) dudit réceptacle et reliés à une source de gaz inerte sous pression (24).

12.- Installation selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les moyens d'injection d'un gaz inerte par les parois du réceptacle inférieur sont constitués par des conduits (56, 59) ménagés dans le garnissage réfractaire (46) dudit réceptacle et reliés à une source de gaz inerte sous pression.

13. - Installation selon l'une des revendications 8 à 12 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.

14. - Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comporte un boîtier métallique (70) fixé à étanchéité 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).

15. - Installation selon la revendication 14, 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) débouche dans le moyen à ressort.

16. - Installation selon la revendication 13, 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.

17. - Installation selon la revendication 13, 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.

Dessins