[0001] Le procédé de coulée en continu de l'acier est actuellement majoritairement utilisé
en sidérurgie. L'acier liquide, à sa sortie du convertisseur est coulé dans une poche
de grande contenance, puis versé dans un répartiteur de contenance plus petite qui
permet de le couler en continu dans un ou plusieurs moules.
[0002] L'écoulement de l'acier liquide du répartiteur vers le ou les moules peut être régulé
et/ou stoppé par différents moyens. Le moyen le plus employé actuellement est la quenouille.
Une quenouille est une pièce allongée de matière réfractaire qui plonge dans l'acier
liquide. Son extrémité inférieure s'applique sur le siège d'un trou de coulée prévu
dans le fond du répartiteur. Un bras fixé à sa partie supérieure permet d'écarter
plus ou moins son extrémité inférieure du siège du trou de coulée et ainsi de réguler
ou de stopper l'écoulement du métal. On connait également des dispositifs rotatifs
dans l'écoulement du métal est régulé par la rotation.
[0003] De façon habituelle, on recouvre la surface libre du métal en fusion contenu tant
dans la poche que dans le répartiteur d'une poudre de couverture, généralement de
nature synthétique. Cette poudre a plusieurs fonctions. Elle évite l'oxydation du
métal en l'isolant de l'air ambiant, réduit les pertes thermiques, et piège les inclusions
qui remontent à la surface de l'acier.
[0004] Toutefois, l'utilisation d'une poudre de couverture n'est pas sans inconvénients.
En effet cette poudre provoque l'érosion de la quenouille au niveau de sa ligne d'immersion
dans l'acier. Cette érosion est d'autant plus forte que les poudres actuellement utilisées
sont très agressives vis-à-vis des matériaux réfractaires utilisés pour réaliser les
quenouilles. Par ailleurs une couche de laitier flotte à la surface du métal liquide
contenu dans la poche. Ce laitier provient des impuretés contenues dans le minerai
de fer et qui, plus légères que l'acier, remontent à sa surface lorqu'il est mis en
fusion. Dans toute la mesure du possible on s'efforce d'éviter que le laitier contenu
dans la poche ne passe dans le répartiteur en fermant la poche avant que le laitier
ne commence à passer dans le répartiteur. Malgré cette précaution, il est cependant
inévitable qu'une certaine quantité de laitier parvienne dans le répartiteur. Ce laitier
a également une action corrosive sur la quenouille.
[0005] L'érosion conjuguée du laitier et de la poudre de couverture provoque l'apparition
d'un affaiblissement de la section de la quenouille au niveau de sa ligne d'immersion
dans le métal liquide. Cette réduction de section fragilise la quenouille et peut
causer sa rupture. Une telle rupture conduit à la perte du contrôle de l'écoulement
du métal. La totalité du métal contenu dans le répartiteur est alors perdue et peut
provoquer des dégâts considérables au moule de coulée en continu et à l'ensemble de
l'installation. Cela implique également des risques considérables pour le personnel
se trouvant à proximité du répartiteur. Il est donc absolument indispensable d'éviter
tout risque de rupture de la quenouille.
[0006] C'est pourquoi, pour des raisons de sécurité on interrompt la séquence de coulée
dès que l'érosion de la quenouille fait naitre un risque de rupture. L'érosion de
la quenouille est par conséquent un facteur qui limite la durée de la séquence de
coulée, c'est à dire le nombre de poches qu'il est possible de couler au cours d'une
même séquence. La présente invention a pour objet une quenouille qui remédie à ces
inconvénients. Elle présente une résistance accrue vis-à-vis de l'érosion tant du
laitier que de la poudre de couverture. Elle permet par conséquent une séquence de
coulée plus longue sans risque de rupture. Elle s'applique également aux mécanisme
rotatif (valves rotatives).
[0007] Cette quenouille est caractérisée en ce qu'elle comporte une manchette résistant
à l'érosion.
[0008] Cette manchette est située, selon la direction longitudinale de la quenouille, à
une hauteur telle que, lorsque la quenouille est en fonctionnement, la manchette résistant
à l'érosion se trouve au niveau de la ligne d'immersion de la quenouille. Etant donné
que l'érosion s'effectue au niveau de la manchette présentant une résistance accrue,
cette section renforcée de la quenouille n'est pas érodée, ou du moins elle l'est
beaucoup moins. Il va de soi que cette manchette doit présenter une hauteur suffisante
pour tenir compte de légères variations de la hauteur du niveau de l'acier liquide
dans le répartiteur, ainsi que des mouvements de la quenouille au cours de son fonctionnement.
[0009] On évite ainsi un affaiblissement mécanique trop important de la quenouille et en
conséquence il est possible de prolonger notablement la durée de la séquence de coulée.
Il en résulte un avantage économique évident.
[0010] Selon une première variante de réalisation, la quenouille de l'invention comporte
un corps allongé réalisé en un premier matériau tandis que la manchette résistant
à l'érosion est réalisée en un second matériau présentant des caractéristiques élevées
de résistance à l'érosion.
[0011] Dans cette variante de réalisation la quenouille est constituée de deux matériaux
au moins, à savoir le matériau formant le corps, qui ne présente pas de caractéristiques
particulièrement élevées de résistance à l'érosion, et le matériau de la manchette,
ce matériau présentant des caractéristiques particulières élevées de résistance à
l'érosion, cette manchette étant disposé au niveau de la ligne d'immersion de la quenouille
dans l'acier. A titre d'exemple le matériau présentant des caractéristiques particulièrement
élevées de résistance à l'érosion peut être choisi dans le groupe comprenant la zircone,
la magnésie, la zircone graphitée, la magnésie graphitée. Selon une autre réalisation
la quenouille de l'invention comprend un corps allongé présentant une surépaisseur.
Cette surépaisseur peut être constituée par le matériau du corps lui-même. Dans ce
cas la quenouille est réalisée en un matériau unique. Ou bien la surépaisseur peut
être constituée, tout au moins en partie, par une manchette réalisée en un second
matériau différent de celui du corps. De préférence ce second matériau présente des
caractéristiques élevées de résistance à l'érosion par le laitier et la poudre de
couverture.
[0012] La manchette peut être réalisée en une seule pièce et fixé ou cimenté sur la surface
extérieure du corps. Il peut également être réalisé en deux ou plusieurs parties,
ce qui permet alors de l'insérer dans un évidement pratiqué dans le corps. Si la profondeur
de cet évidement correspond à l'épaisseur de la manchette, ce dernier ne formera aucune
surépaisseur.
[0013] L'invention concerne encore un procédé de réalisation de quenouille caractérisé en
ce que ladite manchette est d'abord mise en forme séparément du corps, par exemple
par pressage hydraulique puis pressé isostatiquement en même temps que le corps. Selon
une variante de ce procédé la poudre du matériau forment l'anneau est introduite dans
le moule en même temps que la poudre du matériau constituant le corps de la quenouille.
L'ensemble est alors co-pressé isostatiquement en une seule opération.
[0014] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore
à la lecture de la description d'exemple de réalisation donné à titre illustratif
en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'une quenouille conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue fragmentaire d'une quenouille réalisée conformément à un second
mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue fragmentaire d'un troisième mode de réalisation de l'invention
;
- la figure 4 est une vue fragmentaire d'un quatrième mode de réalisation de l'invention.
[0015] On a représenté sur la figure 1 une vue d'ensemble d'une quenouille réalisée conformément
à un prémier mode de réalisation de l'invention. Cette quenouille comporté un corps
1 de forme générale allongée, présentant une partie supérieure la et une partie inférieure
1b. A la partie supérieure la de la quenouille sont prévus des moyens de fixation,
par exemple un insert métallique tel que 2, ou tout autre moyen de fixation permettant
de fixer la quenouille à un levier. La partie inférieure de la quenouille est terminée
par un nez de forme arrondie ou conique destiné à s'adapter sur un siège prévu dans
le fond d'un répartiteur (non représenté). Dans l'exemple représenté le nez de la
quenouille est constitué d'un matériau différent de celui du corps afin de lui conférer
une résistance accrue dans cette zone particulièrement soumise à l'érosion. Toutefois
cette caractéristique n'est pas indispensable. Le nez pourrait être réalisé dans le
même matériau que le corps.
[0016] On remarque également que la quenouille est traversée de part en part par un canal
longitudinal 3 qui débouche à l'extrémité inférieure du nez. Ce canal permet d'injecter
un gaz neutre tel que l'argon. Toutefois cette caractéristique n'est pas non plus
obligatoire. Conformément à l'invention la quenouille comporte une manchette 4 présentant
une résistance accrue à l'érosion. Dans l'exemple de la figure 1 cette manchette 4
est constituée par un matériau différent du matériau du corps. A titre d'exemple le
corps peut être réalisé en alumine graphitée, tandis que la manchette 4 sera réalisée
en magnésie, en zircone, en zircone graphitée, en magnésie graphitée ou un autre matériau
adopté. On remarque que la manchette 4 ne forme aucune surépaisseur par rapport au
corps. Elle peut être réalisée selon différents procédés. Tout d'abord elle peut être
co-pressée isostatiquement en même temps que le corps de la quenouille, avec deux
variantes possible. Selon la première variante la manchette est réalisée à part, par
exemple par un pressage hydraulique puis il est disposé dans le moule qui donne sa
forme au corps qui est alors rempli par la poudre du matériau forment le corps. L'ensemble
est ensuite co-pressé isostatiquement. Selon une seconde variante de réalisation on
remplit le moule de la poudre du matériau forment le corps et de la poudre du matériau
formant la manchette. Ce dernier est alors co-pressé isostatiquement en une seule
opération. La manchette peut également être réalisée séparément en deux ou plusieurs
parties pour être inséré dans un évidement prévu dans le corps puis fixé, par exemple
cimenté, dans cet évidement.
[0017] On a représenté sur la figure 2 une variante de réalisation de la quenouille de l'invention
dans laquelle la manchette résistant à l'érosion est constituée par une simple surépaisseur
réalisée dans le même matériau que le corps. Cette variante de réalisation est particulièrement
simple à réaliser. Elle offre une résistance accrue à l'érosion parce que la section
de la quenouille est augmentée au niveau de la ligne d'immersion dans le métal liquide.
Elle permet donc de prolonger la durée de la campagne de coulée de manière simple
et économique.
[0018] On a représenté sur la figure 3 une troisième variante de réalisation. L'anneau 6
forme une surépaisseur par rapport au corps de la quenouille. Il peut être réalisé
en une seule partie puis enfilé sur le corps pour être fixé, par exemple cimenté,
dans une position appropriée sur ce corps. L'anneau 6 pourrait également être réalisé
en deux ou plusieurs parties, bien que ce mode de réalisation ne présente pas d'intérêt
particulier étant donné qu'ici le corps ne comporte pas d'évidement.
[0019] On a représenté sur la figure 4 une quatrième variante de réalisation de la quenouille
de l'invention. Cette variante combine les caractéristiques des figures 1 et 2. La
manchette résistant à l'érosion est formée par un anneau 7 réalisé en un matériau
présentant des caractéristiques particulièrement élevées de résistance à l'érosion.
Mais dans cette variante, la manchette 7 forme une surépaisseur qui augmente la section
de la quenouille au niveau de son immersion dans le métal liquide. L'accroissement
de la résistance à l'érosion est donc obtenu ici à la fois par les caractéristiques
du matériau de la manchette 7 et par une augmentation du diamètre de cette derniere.
Cette variante, comme celle de la figure 3, permet donc des séquences de coulée particulièrement
longues.
1. Quenouille caractérisée en ce qu'elle comporte une manchette (4, 5, 6, 7) résistant
à l'érosion.
2. Quenouille selon la revendication 1 comportant un corps allongé (1) réalisé en un
premier matériau, caractérisé en ce que ladite manchette (4, 7) est réalisée en un
second matériau présentant des caractéristiques élevées de résistance à l'érosion.
3. Quenouille selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit matériau présentant
des caractéristiques élevées de résistance à l'érosion est choisi dans le groupe comprenant
la zircone, la magnésie, la zircone graphitée, la magnésie graphitée.
4. Quenouille selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comportant un corps (1)
allongé caractérisé en ce que la manchette résistant à l'érosion est constituée par
une surépaisseur (5, 6, 7).
5. Quenouille selon la revendication 4 caractérisée en ce que la surépaisseur inclut
une manchette (6, 7) fixé sur la surface extérieure du corps (1).
6. Quenouille selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisée en ce qu'elle
comporte une manchette (4, 7) réalisée en deux parties au moins et fixé dans un évidement
du corps (1).
7. Procédé de réalisation d'une quenouille selon l'une quelconque des revendications
2 à 6 caractérisé en ce que ladite manchette (4, 6 , 7) est mise en forme séparément
du corps puis co-pressé isostatiquement en même temps que le corps (1).
8. Procédé de réalisation d'une quenouille selon l'une quelconque des revendications
2 à 6 caractérisé en ce que la manchette (4, 7) est co-pressée isostatiquement en
même temps que le corps (1).