[0001] La présente invention concerne les poches de coulée pour métal en fusion et elle
concerne plus particulièrement un perfectionnement à ces poches pour refroidir énergiquement
de l'intérieur les éléments en réfractaire qui se trouvent à l'intérieur des boîtiers
ou cassettes métalliques du dispositif de fermeture de ces poches pendant leur utilisation
et leur entretien.
[0002] Le fond des poches de coulée comporte une busette interne formant un canal de coulée
pour le métal liquide et un dispositif de fermeture avec busette externe pour empêcher
ou permettre la coulée du métal liquide hors de la poche. Pendant la coulée, le jet
de métal liquide s'écoule par le canal de coulée de la busette interne en matériau
réfractaire et traverse ensuite un trou de coulée dans les éléments en matériau réfractaire
du dispositif de fermeture.
[0003] Durant la coulée, le métal en fusion érode régulièrement la paroi du canal de coulée
de la busette interne et produit une usure assez sensible de la paroi du trou de coulée
dans les éléments réfractaires du dispositif de fermeture sous l'effet de la température
élevée du métal liquide, et notamment la plaque fixe et la plaque mobile qui sont
situées entre la busette interne et la busette externe. Cela a pour effet de porter
la plaque réfractaire fixe du dispositif de fermeture à une température élevée et
d'entraver le glissement de la plaque réfractaire mobile sur la plaque réfractaire
fixe pour laisser s'écouler ou arrêter le jet de métal liquide à chaque coulée. De
plus, la température élevée de la plaque fixe provoque une décarburation préjudiciable
du réfractaire de cette plaque fixe.
[0004] Pendant les opérations d'entretien des poches de coulée, alors que le canal de coulée
est encore rempli de métal et de laitier qui se trouvent en grande partie solidifiés,
cette carotte de métal et de laitier est brûlée à l'aide d'une lance à oxygène de
manière à nettoyer la paroi de la busette interne. Le dard du brûleur provoque alors
au point de contact, une élévation très importante de la température et une détérioration
de la surface du canal de coulée.
[0005] Il est déjà connu d'entourer la busette interne d'une poche de coulée d'une chambre
de refroidissement annulaire s'étendant sur une partie de la longueur de la busette.
Cette disposition n'assure toutefois pas un refroidissement efficace des éléments
réfractaires du dispositif de fermeture de poche.
[0006] L'invention a précisément pour objet un perfectionnement visant à assurer également
un refroidissement continu efficace des éléments réfractaires précités de manière
à éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
[0007] Cet objectif est atteint grâce à l'invention par une poche de coulée dans laquelle
la busette interne est entourée d'une chambre annulaire sur une partie de sa longueur,
cette chambre annulaire contenant un élément creux dont le volume intérieur est en
communication avec une conduite d'amenée pour un fluide de refroidissement, ledit
élément creux s'étendant dans la chambre annulaire de manière à entourer au moins
partiellement la busette interne, la paroi de l'élément creux étant percée de plusieurs
orifices répartis sur sa longueur de manière à diriger des jets de refroidissement
directement vers la plaque fixe du dispositif de fermeture de poche autour du trou
de coulée dans cette plaque. Des moyens sont également prévus pour évacuer le fluide
de refroidissement de la chambre annulaire vers l'atmosphère extérieure.
[0008] Grâce à l'invention, les éléments réfractaires du dispositif de fermeture ont une
durée de vie considérablement plus longue que celle des dispositifs de fermeture
des poches de coulée connues.
[0009] L'invention est exposée dans ce qui suit à l'aide des dessins ci-annexés dans lesquels
:
- la figure 1 est une vue partielle en perspective du fond d'une poche de coulée,
- la figure 2 est une coupe axiale du système de coulée avec le dispositif de refroidissement
selon l'invention;
- la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2.
[0010] Se référant à la figure 1, on voit le fond d'une poche de coulée 10 avec une busette
interne 12 formant le canal de coulée 1 et le dispositif de fermeture de poche 20
avec une busette collectrice ou externe 21 disposée dans l'axe du canal de coulée
1. La busette interne 12 en matériau réfractaire est logée dans une ouverture ménagée
dans la brique de siège 11 en matériau réfractaire qui garnit le fond de la poche.
Le dispositif de fermeture 20 comprend un élément fixe 22 solidaire du fond de la
poche et un élément mobile 23 actionné par un dispositif d'entraînement (non représenté)
afin d'amener la busette externe 21 dans l'alignement du canal de coulée pour laisser
s'écouler un jet de métal liquide ou d'obturer le canal de coulée. L'élément fixe
22 comprend une plaque en réfractaire, appelée plaque fixe, logée dans un boîtier
métallique et percée d'un trou de coulée; l'élément mobile 23 comprend une plaque
en réfractaire logée dans un boîtier métallique et percée d'un ou plusieurs trous
de coulée communiquant chacun avec une busette externe.
[0011] L'ensemble du dispositif de coulée est représenté à plus grande échelle dans la figure
2. La busette interne est ici faite de deux parties : le corps de busette 12A et une
partie d'usure 12B jouxtant la plaque fixe 22 du dispositif de fermeture à laquelle
elle est jointe par un bourrelet 2. La busette interne 12 pourrait bien entendu être
d'une seule pièce.
[0012] Suivant l'invention la partie d'usure 12B de la busette interne 12, ou la partie
d'extrémité équivalente d'une busette, est entourée d'une chambre annulaire 3 limitée
extérieurement par une virole métallique 4 et dans la chambre annulaire 3 est disposé
un élément creux 5 qui s'étend transversalement à l'axe I du canal de coulée 1 de
manière à entourer au moins partiellement la busette 12. L'élément creux 5 a une forme
incurvée qui s'étend le long d'une majeure partie du périmètre de la virole 4 mais
il peut aussi former un anneau. L'élément creux 5 est soudé à l'intérieur de la virole
4 en plusieurs endroits répartis sur son pourtour ou de façon continue sur toute la
longueur dudit élément. L'intérieur de l'élément creux 5 est en communication avec
une conduite 6 pour l'ame née d'un fluide de refroidissement, et la paroi de l'élément
creux 5 est percée de plusieurs orifices 7 répartis sur toute sa longueur de manière
à diriger des jets de fluide de refroidissement vers le bas de la chambre annulaire
et donc vers la plaque fixe 22 tout autour du trou de coulée dans cette plaque réfractaire.
[0013] Dans le mode d'exécution exemplaire illustré à la figure 2, la partie d'usure 12B
de la busette interne 12 est formée avec un logement périphérique pour recevoir l'élément
de refroidissement 5 et la plaque fixe 22 est profilée de manière que sa partie 22A
qui est située autour du trou de coulée soit entourée partiellement par la partie
inférieure de la chambre annulaire 3 qui reçoit les jets de refroidissement distribués
par l'anneau distributeur 5, ce qui favorise encore l'efficacité du refroidissement
de la plaque fixe 22. L'évacuation du fluide de refroidissement se fait par des canaux
9 qui s'étendent radialement le long de la surface de la plaque fixe 22 entre la partie
inférieure de la chambre annulaire 3 et l'atmosphère extérieure à travers des orifices
8 ménagés près du bord inférieur de la virole 4.
[0014] Lorsqu'un fluide de refroidissement se trouve ainsi distribué dans la chambre annulaire
3 entourant la partie inférieure de la busette interne 12, les jets de fluide de refroidissement
dirigés directement vers la plaque 22 refroidissent énergiquement et de façon uniforme
cette plaque fixe et évitent l'usure trop rapide de la paroi réfractaire du trou de
coulée dans cette plaque. Le fluide de refroidissement est de préférence en gaz neutre,
par exemple de l'argon ou de l'air desseché, de manière à éviter une décarburation
du réfractaire constituant la plaque fixe. Des essais ont montré que, grâce au dispositif
de refroidissement selon l'invention, le nombre de coulées qu'il est possible d'effectuer
sans remplacer des éléments réfractaires du système de coulée est double du nombre
de coulées qu'il est possible de réaliser avec les poches de coulée antérieures.
1. Poche de coulée pour métal en fusion comprenant une busette interne formant un
canal de coulée et un dispositif de fermeture de la poche constitué d'un élément
fixe et d'un élément mobile, la busette interne étant entourée d'une chambre de refroidissement
annulaire sur une partie de sa longueur, caractérisée en ce que la chambre annulaire
(3) contient un élément creux (5) dont le volume intérieur est en communication avec
une conduite d'amenée (6) pour un fluide de refroidissement, ledit élément creux (5)
s'étendant dans la chambre annulaire de manière à entourer au moins partiellement
la busette interne (12), la paroi dudit élément creux (5) étant percée de plusieurs
orifices (7) répartis sur sa longueur de manière à diriger des jets de fluide de
refroidissement sur la plaque fixe (22) du dispositif de fermeture de poche autour
du trou de coulée dans cette plaque (22).
2. Poche de coulée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend
des moyens pour évacuer le fluide de refroidissement distribué dans la chambre annulaire
(3) vers l'atmosphère extérieure, ces moyens comprenant des canaux (9) s'étendant
radialement le long de la surface de la plaque fixe (22) à partir du pourtour de la
chambre annulaire (3).
3. Poche de coulée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la chambre
annulaire (3) est limitée extérieurement par une virole métallique (4).
4. Poche de coulée selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la partie
de la plaque fixe (22) qui entoure le trou de coulée est profilée de ma nière à être
entourée partiellement par la partie inférieure de la chambre annulaire (3).
5. Poche de coulée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée
en ce que l'extrémité de la busette interne (12), qui jouxte la plaque fixe (22)
du dispositif de fermeture, est formée avec un logement périphérique pour recevoir
ledit élément creux (5).