Busette pour l'introduction d'un métal liquide dans une lingotière de coulée continue de produits métalliques, et installation de coulée continue de produits métalliques équipée d'une telle busette

Abstract

 L'invention a pour objet une busette (3, 39, 50) pour l'introduction d'un métal liquide dans une lingotière (10) de coulée continue de produits métalliques, du type comportant une cheminée (4) dont l'extrémité supérieure est destinée à être raccordée par des moyens de fixation (6, 7) à la busette de sortie (1) d'un récipient renfermant ledit métal liquide, et dont l'extrémité inférieure est raccordée à une partie terminale de la busette (3, 39, 50) équipée d'orifices (19, 20, 20', 21, 41, 42, 42', 43, 43', 44, 44', 45, 45', 46, 46') destinés à répartir ledit métal liquide dans l'espace de coulée (13) défini par ladite lingotière (10), caractérisée en ce que ladite partie terminale comporte, dans sa zone supérieure, au moins une ouverture (17, 17') destinée à permettre le réchauffage de l'intérieur de ladite partie terminale par des moyens de chauffage tels qu'un brûleur (32, 32').
L'invention a également pour objet une Installation de coulée continue de produits métalliques, du type comportant une lingotière sans fond (10) aux parois (11, 11', 12, 12', 36, 36') énergiquement refroidies intérieurement définissant un espace de coulée (13), et une busette (3, 39, 50) en matériau réfractaire connectée par son extrémité supérieure à un récipient contenant un métal liquide, et dont l'extrémité inférieure amène ledit métal liquide dans ledit espace de coulée (13), caractérisée en ce que ladite busette (3, 39, 50) est du type précédent.

Description

[0001] L'invention concerne la coulée continue des métaux, notamment de l'acier. Plus précisément, elle concerne les tubes en matériau réfractaire dits "busettes" qui, habituellement, sont connectés par leur extrémité supérieure au répartiteur servant de réservoir de métal liquide, et dont l'extrémité inférieure plonge dans le bain de métal liquide contenu dans la lingotière où s'amorce la solidification du produit métallique. Le premier rôle de ces busettes est de protéger de l'oxydation atmosphérique le jet de métal liquide sur son parcours entre le récipient et la lingotière. Elles permettent également, grâce à des configurations appropriées de leur extrémité inférieure, d'orienter favorablement les écoulements du métal liquide dans la lingotière pour que la solidification du produit s'effectue dans les meilleures conditions possibles.

[0002] La coulée peut avoir lieu dans une lingotière devant conférer au produit une section de forme rectangulaire très allongée, qui le fait désigner habituellement par l'expression "produit plat". C'est le cas lorsque, en sidérurgie, on coule l'acier sous forme de brames, c'est à dire de produits ayant environ 0,6 à 3 m de large et une épaisseur généralement de l'ordre de 20 cm, mais pouvant descendre jusqu'à quelques cm sur certaines installations récentes dites "machines de coulée de brames minces". Dans ces exemples, la lingotière est composée de parois fixes en cuivre ou alliage de cuivre, énergiquement refroidies sur leur face froide qui n'est pas au contact du métal. On expérimente également des installations permettant d'obtenir, directement par solidification du métal liquide, des bandes d'acier de quelques mm d'épaisseur. Pour ce faire, on utilise des lingotières dont l'espace de coulée est délimité sur ses grands côtés par une paire de cylindres refroidis intérieurement à axes horizontaux parallèles et tournant autour de ces axes en sens inverses, et sur ses petits côtés par des plaques de fermeture (appelées faces latérales) en matériau réfractaire appliquées contre les extrémités des cylindres. Les cylindres ou les faces latérales peuvent également être remplacés par des bandes sans fin refroidies.

[0003] Pour procurer des orientations favorables aux écoulements du métal dans la lingotière, on donne parfois à la partie inférieure terminale de la busette une forme complexe, allongée parallèlement aux grands côtés de l'espace de coulée. Elle occupe donc une proportion importante de cet espace, particulièrement dans le cas de la coulée de produits minces entre cylindres. Elle représente également une masse de matériau réfractaire qu'il faut impérativement soigneusement préchauffer avant la coulée, sous peine de risquer un figeage du métal à l'intérieur ou autour de la busette en début de coulée. C'est d'autant plus le cas lorsque la busette est, en son intérieur, équipée d'obstacles rétrécissant localement sa section afin d'imposer au métal des pertes de charge qui stabilisent son écoulement. Et par sécurité, afin d'éviter un tel figeage en cours de coulée si la température du métal en répartiteur devait baisser sensiblement (notamment dans les dernières minutes de la coulée), on est souvent conduit à couler le métal à une température supérieure à ce qui serait métallurgiquement souhaitable pour obtenir un produit de la meilleure qualité. On peut également prévoir de réchauffer le métal présent dans le répartiteur pour maintenir sa température constante pendant toute la coulée, grâce à un dispositif à induction ou une torche à plasma. Mais ces dispositifs sont coûteux à l'installation et à l'usage, en ce qu'ils compliquent la construction de l'installation de coulée et consomment beaucoup d'énergie. On a également proposé d'incorporer à la busette des éléments chauffants sous forme de résistances électriques, pouvant agir pendant la coulée elle-même. Mais cela complique singulièrement la construction et l'utilisation de la busette (voir le document JP 1-228649)

[0004] Le but de l'invention est de proposer aux utilisateurs un type de busette et une installation de coulée l'incorporant, qui permettent de s'affranchir dans une large mesure des problèmes thermiques que l'on vient de citer, sans devoir compliquer exagérément la construction et l'utilisation de la busette.

[0005] Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une busette pour l'introduction d'un métal liquide dans une lingotière de coulée continue de produits métalliques, du type comportant une cheminée dont l'extrémité supérieure est destinée à être raccordée par des moyens de fixation à la busette de sortie d'un récipient renfermant ledit métal liquide, et dont l'extrémité inférieure est raccordée à une partie terminale de la busette équipée d'orifices destinés à répartir ledit métal liquide dans l'espace de coulée défini par ladite lingotière, caractérisée en ce que ladite partie terminale comporte, dans sa zone supérieure, au moins une ouverture destinée à permettre le réchauffage de l'intérieur de ladite partie terminale par des moyens de chauffage tels qu'un brûleur.

[0006] L'invention a également pour objet une installation de coulée continue de produits métalliques, du type comportant une lingotière sans fond aux parois énergiquement refroidies intérieurement définissant un espace de coulée, et une busette en matériau réfractaire connectée par son extrémité supérieure à un récipient contenant un métal liquide, et dont l'extrémité inférieure amène ledit métal liquide dans ledit espace de coulée, caractérisée en ce que ladite busette est du type précédemment décrit.

[0007] Cette installation peut être notamment une installation de coulée de brames classiques ou une installation de coulée de bandes minces, directement à partir de métal liquide, telle qu'une coulée entre cylindres.

[0008] Comme on l'aura compris, l'invention consiste à équiper une busette d'au moins une ouverture permettant le passage d'un dispositif tel qu'un brûleur pouvant chauffer l'intérieur de la busette. Lorsque, comme il est souvent préférable, on emploie plusieurs brûleurs, un nombre d'ouvertures correspondant doit être prévu. Ces brûleurs peuvent, si nécessaire, agir aussi bien avant que pendant la coulée. Les ouvertures doivent, pendant la coulée, être maintenues en permanence au-dessus du niveau de métal liquide, et peuvent aussi être utilisées pour introduire des éléments d'addition en faibles quantités dans le métal liquide, en profitant, si nécessaire, de l'action des brûleurs pour compenser les pertes thermiques dues à cette addition. On peut aussi, au début de la coulée, introduire dans le métal, grâce à ces ouvertures, une poudre exothermique favorisant le démarrage de la coulée ou la fusion des solidifications parasites qui, ainsi, deviennent temporaires. Pour une utilisation efficace de ce type de busette, il est indispensable d'empêcher que de l'air puisse traverser ces ouvertures et venir polluer le métal à l'intérieur de la busette. Il est donc, à cet effet, très conseillé d'enfermer au moins la partie inférieure de la busette sous un capot qui assure également la protection de l'environnement de la lingotière. L'invention est particulièrement adaptée au cas où la busette présente, dans sa partie inférieure, une forme évasée et allongée, cette partie inférieure étant destinée à être orientée parallèlement aux grands côtés de la lingotière.

[0009] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux figures annexées suivantes:

• les figures 1a et 1b qui montrent, vue en section selon respectivement Ia-Ia et Ib-Ib, un exemple de busette selon l'invention, ainsi que la lingotière et l'environnement de la lingotière de la machine de coulée continue de brames ainsi équipée;
• les figures 2a et 2b qui montrent, vue en section selon respectivement IIa-IIa et IIb-IIb, un exemple de busette selon l'invention, ainsi que la lingotière et l'environnement de la lingotière de la machine de coulée de bandes minces entre deux cylindres ainsi équipée;
• les figures 3a et 3b qui montrent, vue en section selon respectivement IIIa-IIIa et IIIb-IIIb, un autre exemple de busette selon l'invention, ainsi que la lingotière et l'environnement de la lingotière de la machine de coulée de bandes minces entre deux cylindres ainsi équipée.

[0010] L'exemple de réalisation représenté sur les figures 1a et 1b concerne la coulée continue de brames d'acier classiques, d'une épaisseur de l'ordre de 20 cm et d'une largeur comprise entre 0,6 et 3 m environ. L'installation de coulée comprend un réservoir de métal liquide dit "répartiteur", non représenté. L'acier liquide s'écoule du répartiteur, avec un débit maîtrisable par l'opérateur, à travers un orifice ménagé dans le fond du répartiteur. Cet orifice est prolongé par une busette de sortie tubulaire 1 en un matériau réfractaire tel que de l'alumine graphitée, dont l'espace intérieur 2 est cylindrique, et à laquelle est raccordée une busette 3 d'un type selon l'invention. Cette busette 3 est en un matériau réfractaire similaire au précédent, ou en un matériau différent dont la nature tient compte des contraintes de réalisation de la busette 3 ou des conditions physico-chimiques régnant dans la lingotière. Elle comporte deux parties, exécutées d'une seule pièce dans l'exemple représenté.

[0011] La première partie est une cheminée 4 de forme extérieure globalement cylindrique de diamètre "d", et dont l'espace intérieur cylindrique 5 prolonge celui de la busette de sortie 1, en lui étant égal ou de préférence légèrement supérieur en diamètre, afin qu'un léger désalignement éventuel des deux espaces 2 et 5 soit sans conséquence sur les écoulements du métal. Le raccordement entre la busette de sortie 1 et la cheminée 4 de la busette 3 doit être aussi étanche que possible pour éviter la création d'un courant d'aspiration de l'atmosphère ambiante à l'intérieur de la busette 3. Dans l'exemple représenté, ce raccordement est effectué par la fixation l'une à l'autre par des moyens non représentés d'une bague supérieure 6 et d'une bague inférieure 7 qui prennent appui sur des portées 8, 9 ménagées respectivement à l'extrémité inférieure de la busette de sortie 1 et à l'extrémité supérieure de la cheminée 4.

[0012] La deuxième partie de la busette 3, dite partie terminale, a pour fonctions de recevoir l'acier liquide sortant de la cheminée 4, et de le répartir dans l'espace de coulée défini par la lingotière 10. Cette lingotière 10, qui, telle que représentée sur les figures 1a, 1b, est adaptée à la coulée de brames d'acier de format classique, comporte comme habituellement deux grands côtés 11, 11' et deux petits côtés 12, 12', constitués par des parois en cuivre ou alliage de cuivre énergiquement refroidies intérieurement, et sur lesquelles s'amorce la solidification du métal liquide. Elle confère à l'espace de coulée 13 une section transversale rectangulaire constante sur toute sa hauteur. En-dessous de la cheminée 4, la busette 3 conserve une épaisseur "e" égale au diamètre extérieur "d" de la cheminée 4, ou peu différente de lui. Vue en section longitudinale verticale, la partie terminale de la busette 3 a une forme pentagonale: lorsque la busette 3 est en place, le fond 14 est sensiblement horizontal, les parois latérales 15, 15', 15", 15"' sont sensiblement verticales, et ces dernières sont raccordées à l'extrémité inférieure de la cheminée 4 par des parois obliques 16, 16'.

[0013] Selon l'invention, ces parois obliques 16, 16' comportent chacune une ouverture 17, 17'. La fonction de ces ouvertures 17, 17' sera explicitée plus loin; mais elles n'ont, en principe, aucun rôle dans l'introduction du métal liquide dans l'espace de coulée 13. Cette introduction est normalement assurée par des séries d'orifices ménagés dans le fond 14 et les parois latérales 15, 15', 15", 15"' de la busette 3, et situés de manière à se trouver toujours en-dessous du niveau 18 de la surface du métal liquide en lingotière dans des conditions de coulée normales. Une première série d'orifices 19, 19' est ménagée sur les parois latérales 15", 15"' qui font face aux grands côtés 11, 11' de la lingotière 10. Ils produisent des courants qui doivent alimenter préférentiellement le ménisque, c'est à dire la zone de contact entre la surface du métal liquide et la lingotière 10, en y apportant la quantité de chaleur nécessaire à la prévention des solidifications parasites et à la fusion de la poudre de couverture habituellement déposée sur la surface. A cet effet, ces orifices 19, 19' sont répartis sur l'ensemble de la largeur des parois 15", 15"', et peuvent être orientés horizontalement, ou être inclinés de manière à orienter le métal liquide qui les traverse en direction du ménisque. Une deuxième série d'orifices 20, 20' est ménagée sur les parois latérales 15, 15' qui font face aux petits côtés 12, 12' de la lingotière 10. Ils sont généralement au nombre de un par paroi 15, 15', du fait de la faible largeur de celle-ci. Ils ont la même fonction que les orifices 19, 19' de la première série. Leurs emplacements, leurs dimensions et leurs orientations doivent, de plus, être déterminés pour qu'ils n'envoient pas dans les angles de la lingotière 10 une quantité de métal chaud qui pourrait favoriser la refusion partielle de la peau de métal solide formée à leur niveau. Une telle fragilisation de la peau, si elle devait aller jusqu'à une rupture, pourrait provoquer de graves incidents de coulée (percées). Une troisième série d'orifices 21 est ménagée dans le fond 14, de manière à alimenter la partie inférieure de l'espace de coulée 13 en métal chaud. Dans l'exemple représenté, ces orifices 21 sont orientés verticalement, mais on peut imaginer de les orienter obliquement si cela apparaît utile. On peut également prévoir de les disposer sur plusieurs rangées, réparties de part et d'autre du plan médian longitudinal Ia-Ia de la busette.

[0014] Dans l'exemple représenté, la busette 3 comporte également, de manière conseillée mais non obligatoire, un insert 22, disposé dans un logement 23 à l'intérieur de la cheminée 4, qui rétrécit localement l'espace intérieur 5 de la cheminée 4. Ce rétrécissement local a pour effet de faire perdre au métal une partie de son énergie, ce qui conduit à un meilleur remplissage de l'ensemble de l'espace intérieur de la busette 3 et de l'ensemble de ses orifices de sortie 19, 19', 20, 20', 21. Les écoulements du métal hors de la busette 3 s'effectuent ainsi avec une meilleure régularité, ce qui est favorable à la qualité du métal coulé. Cet insert 22 peut, comme représenté, prendre la forme d'un élément tubulaire de diamètre plus faible que celui de la cheminée 4, mais on peut lui conférer d'autres formes, par exemple celle d'un empilement de pastilles perforées. On peut aussi le disposer à l'extrémité amont ou aval de la cheminée 4. D'autre part, toujours dans le but d'assurer une meilleure régularité des écoulements, on a prévu de ménager sur le fond 14 de la busette 3 une cloison 24 située à l'aplomb de la cheminée 4, destinée à briser et à séparer en deux courants le jet de métal liquide s'écoulant dans la partie inférieure de la busette 3. Cette cloison 24 divise donc l'espace intérieur de la partie terminale de la busette 3 en deux compartiments, chacun étant surplombé par une ouverture 17, 17'.

[0015] L'installation est complétée par un dispositif assurant la protection contre l'atmosphère ambiante de l'espace environnant la lingotière 10. L'usage d'un tel dispositif n'est pas indispensable sur une installation classique de coulée de brames, car l'acier liquide y est protégé de l'atmosphère par la busette entièrement fermée et par la poudre de couverture. Mais les ouvertures 17, 17' de la busette 3 selon l'invention provoquent une exposition de l'espace intérieur de la busette 3 à l'atmosphère ambiante, et il est donc particulièrement important de réaliser un inertage de cette atmosphère pour éviter une oxydation du métal. A cet effet, dans l'exemple représenté, le rebord 25 de la lingotière 10 comporte sur tout son pourtour une collerette 26 supportant une rigole 27 contenant un matériau d'étanchéité tel que du sable 28. Un capot 29 solidaire de la bague supérieure 6, donc du répartiteur, délimite l'espace surplombant la lingotière 10, et sa partie inférieure est constituée par un bord tombant vertical 30 plongeant dans le sable 28 de la rigole 27, qui se comporte ainsi comme un joint d'étanchéité permettant un certain débattement vertical du capot 29. Celui-ci peut donc accompagner les mouvements ascendants-descendants du répartiteur et de la busette 3, grâce auxquels on peut régler la profondeur d'immersion de la busette 3 dans l'acier liquide, sans que l'inertage de l'environnement de la lingotière 10 en soit affecté. Ce débattement vertical est aussi compatible avec les mouvements d'oscillations verticaux, qu'il est classique d'imposer à la lingotière. Une telle manière d'assurer cette étanchéité est connue en elle-même, et bien entendu n'est pas la seule possible. Parmi ses avantages, on peut citer le fait d'inclure sous le capot 29 la zone de raccordement entre la busette de sortie 1 du répartiteur et la cheminée 4 de la busette 3, et donc de minimiser les conséquences d'un éventuel défaut d'étanchéité de ce raccordement.

[0016] Selon l'invention, le capot 29 est percé de deux ouvertures 31, 31', dont les dimensions et les emplacements permettent d'y insérer deux brûleurs 32, 32' orientés en direction des ouvertures 17, 17' ménagées dans la busette 3. On donne ainsi la possibilité à ces brûleurs de réchauffer le métal liquide lorsqu'il se trouve à l'intérieur même de la busette 3, chaque brûleur 32, 32' étant en charge d'une moitié de la busette 3. L'utilisation d'un seul brûleur 32, 32' serait envisageable, mais il est clair que l'homogénéité du réchauffage est meilleure s'il y en a deux, en particulier si on utilise la cloison 24 qui sépare physiquement l'espace intérieur de la partie terminale de la busette 3 en deux compartiments. Chacun de ces brûleurs comporte une arrivée de gaz combustible 33, 33' et une arrivée de gaz comburant 34, 34'. Ce comburant peut être de l'oxygène ou, de préférence, de l'air, car un réglage défectueux du débit de comburant qui imposerait une consommation incomplète de celui-ci provoquerait une moindre oxydation, tant du métal que des réfractaires. L'utilisation de torches à plasma, par exemple, est également envisageable. Chacun de ces brûleurs 32, 32' est muni d'une collerette 35, 35' qui permet d'obturer de manière étanche l'ouverture 31, 31' du capot 29 qu'il traverse. La collerette 35, 35' est, à cet effet, fixée au capot 29 par des moyens non représentés. On a aussi la possibilité de n'utiliser les brûleurs 32, 32' que lors de la phase de préchauffage de la busette 3, pendant laquelle ils réalisent un préchauffage particulièrement efficace de l'intérieur de la busette 3. Lors de la coulée, on peut soit les laisser en place, éventuellement en s'en servant pour insuffler un gaz neutre sous le capot 29, au-dessus de l'espace de coulée, soit les ôter et les remplacer par des couvercles étanches isolant l'espace de coulée de l'air extérieur. En associant ces brûleurs 32, 32' à d'autres brûleurs chauffant par l'extérieur la partie terminale de la busette 3, on peut réaliser un excellent préchauffage de l'ensemble de la busette 3, y compris de son espace intérieur. Après ce préchauffage, on amène l'ensemble répartiteur-busette 3-capot 29 au-dessus de la lingotière 10, on règle l'altitude du répartiteur de manière à conférer à la busette 3 son enfoncement nominal dans la lingotière 10, et on démarre la coulée. Il est ainsi possible de donner une configuration complexe à cet espace intérieur en y disposant des éléments en réfractaire (tels que la cloison 24) de toutes formes destinés à améliorer le comportement hydrodynamique du métal liquide, sans que ces éléments ne provoquent de pertes thermiques excessives en début de coulée qui pourraient conduire à un figeage du métal à l'intérieur de la busette 3.

[0017] En cas de bouchage partiel ou total des orifices 19, 20, 20', 21 qui rendrait insuffisant le débit de métal pouvant s'écouler hors de la busette 3, et si le dispositif de protection contre l'atmosphère ambiante autorise un débattement vertical suffisant de la busette 3, celle-ci peut éventuellement être enfoncée plus profondément dans la lingotière de manière à ce que les ouvertures 17, 17' deviennent au moins partiellement immergées et contribuent également à l'alimentation de la lingotière en métal liquide. On peut ainsi poursuivre la coulée, même dans des conditions détériorées par rapport aux conditions normales.

[0018] Cette disposition s'applique également à la coulée de brames minces, dont l'épaisseur en sortie de lingotière est, par exemple, de 5 à 7 cm. Sur les installations pour la coulée de tels produits, les lingotières ont soit des faces planes parallèles 2 à 2, soit des faces convergentes vers la sortie de la lingotière, soit des faces mixtes planes/concaves. Dans tous ces cas, la busette 3 est dessinée en accord avec le contour horizontal de l'espace de coulée 13.

[0019] Les figures 2a, 2b représentent un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, appliquée à la coulée de bandes minces, d'épaisseur de l'ordre de quelques mm, lorsqu'elle est réalisée entre deux cylindres énergiquement refroidis. Les organes communs dans leurs fonctions et dans leur configuration entre cet exemple et celui représenté sur les figures 1a, 1b y sont repérés par les mêmes références. L'espace de coulée 13 de la lingotière est, comme connu, constitué par deux cylindres 36, 36' rapprochés, à axes horizontaux, mis en rotation en sens inverses autour de leurs axes. Ils sont énergiquement refroidis intérieurement pour que la solidification du produit coulé s'amorce sur leurs surfaces externes en formant des peaux solidifiées qui se rejoignent au col 37, c'est à dire à l'endroit où les cylindres sont les plus proches l'un de l'autre, pour former la bande coulée. Le métal liquide tel que l'acier est confiné latéralement dans cet espace de coulée par des faces latérales 38, 38' en réfractaire appliquées contre les chants 40, 40' des cylindres 36, 36'.

[0020] La busette 39 selon l'invention représentée sur les figures 2a, 2b diffère de celle représentée sur les figures 1a, 1b sur les points suivants, qui la rendent adaptée à un usage sur une coulée entre cylindres:

• sa partie terminale, au lieu d'avoir une épaisseur "e" sensiblement constante, se rétrécit progressivement du haut en bas, de manière à épouser la forme de l'espace de coulée 13;
• les différents orifices ménagés dans cette partie terminale pour l'introduction du métal liquide dans l'espace de coulée 13 sont répartis de manière quelque peu différente, étant entendu que, là encore, cette répartition n'est qu'un exemple non limitatif.

[0021] Une première série d'orifices 41, 41' est ménagée sur les parois latérales 15", 15"' de la busette 39 qui font face aux cylindres 36, 36'. Ils sont répartis sur une largeur aussi grande que possible. En particulier si, comme représenté, ils sont orientés vers le haut, ils alimentent préférentiellement la zone de premier contact entre le métal liquide et le cylindre dont ils sont proches et y apportent la quantité de chaleur nécessaire à l'empêchement des solidifications parasites. Une deuxième série d'orifices 42, 42' est ménagée sur les parois latérales 15, 15' de la busette 39 qui font face aux faces latérales 38, 38' confinant l'espace de coulée 13. Ils peuvent, eux aussi, orienter les écoulements du métal liquide vers le haut. De préférence, ils alimentent aussi de façon privilégiée en métal chaud les coins de l'espace de coulée 13 formés par les arètes de rencontre des cylindres 36, 36' et des faces latérales 38, 38', car ces zones ont tendance à se refroidir davantage que le restant de l'espace de coulée 13. Ce refroidissement peut produire plusieurs effets négatifs, tels que des infiltrations solides entre cylindre et face latérale. D'autres orifices 43, 43', 44, 44', 45, 45', 46, 46' sont percés à travers les parois latérales 15, 15' et/ou le fond 14 de la busette 39, et orientent le métal liquide qui en sort vers le bas de l'espace de coulée 13, plutôt en direction des faces latérales 38, 38' pour les orifices 43, 43', 44, 44', 45, 45', plutôt en direction du col 37 pour les orifices 46, 46'. Il va de soi que la configuration qui vient d'être décrite n'est qu'un exemple non limitatif, le nombre, la répartition et l'orientation des orifices de la busette 39 pouvant être différents en fonction des configurations précises de la busette 39 et de l'espace de coulée 13.

[0022] Comme dans l'exemple précédent, il est prévu un capot 29 solidaire de la bague supérieure 6 et percé de deux ouvertures 31, 31' permettant le passage de deux brûleurs 32, 32'. Ce capot 29 coiffe l'espace de coulée, l'isole de l'atmosphère ambiante, et assure le réchauffage de l'espace intérieur de la busette 39 avant et éventuellement pendant la coulée. Ici, la rigole 27 remplie de sable 28 qui reçoit le bord tombant 30 du capot 29 prend appui sur les faces latérales 38, 38' par l'intermédiaire de supports verticaux 47, 47'. Et sous cette rigole 27, à l'aplomb des cylindres 36, 36', sont fixés des sabots 48, 48' dont les surfaces inférieures épousent la forme de la surface extérieure des cylindres 36, 36' en en étant distantes de quelques mm au maximum. De préférence, un gaz neutre est insufflé à travers ces sabots 48, 48' à l'intérieur des espaces 49, 49' les séparant des cylindres 36, 36', afin de constituer une barrière gazeuse à la pénétration d'air dans l'espace environnant la lingotière.

[0023] Un autre exemple de busette 50 selon l'invention est représentée sur les figures 3a et 3b. Elle est, comme la busette 39 précédente, adaptée notamment à la coulée de bandes minces entre deux cylindres. Elle est intégrée à un dispositif d'inertage de l'espace de coulée 13 semblable à celui précédemment décrit et représenté sur les figures 2a, 2b. Cette busette 50 est formée de deux parties distinctes.

[0024] La première partie 51 est constituée comme une busette du type de la busette 3 représentée sur les figures 1a, 1b, avec quelques modifications:

• la cheminée 4 peut être raccourcie, de façon à ce que le fond 14 ne soit immergé qu'à une relativement faible profondeur dans le métal liquide en cours de coulée; en conséquence, les orifices 19, 19', 20, 20' ménagés sur les parois latérales 15, 15', 15", 15"' sont situés juste au-dessus du fond 14, de manière à demeurer immergés lorsque la surface du métal liquide est à son niveau habituel pendant la coulée;
• au lieu d'être constante, l'épaisseur de cette première partie 51 diminue légèrement dans sa portion terminale, de manière à accompagner le rétrécissement progressif de l'espace de coulée 13.

[0025] La deuxième partie de la busette 50 est constituée par un panier 52 enveloppant à distance la portion inférieure de la première partie 51. Il prend appui sur des portées 53, 53' ménagées sur les sabots 48, 48'. Dans sa partie inférieure, il présente également un rétrécissement, de manière à lui faire épouser la forme de l'espace de coulée 13 et à maintenir une distance à peu près uniforme entre chacune de ses parois externes et le cylindre 36, 36' auquel elle fait face. Ainsi, le métal liquide sortant de la première partie 51 de la busette 50, au lieu de s'écouler directement dans l'espace de coulée 13, passe d'abord à l'intérieur du panier 52. Il en sort par une série d'orifices ménagés dans le fond 54 et les parois latérales 55, 55', 56, 56' du panier 52. Les orifices 57, 57', 58, 58' l'orientent vers les faces latérales 38, 38', les orifices 59, 59' l'orientent vers les cylindres 36, 36', et les orifices 60, 61, 62, 63, 64, 65 l'orientent vers le bas de l'espace de coulée 13. On peut prévoir, à cet effet, que deux orifices du fond 54 qui sont voisins donnent au métal liquide des directions convergentes, afin que les courants se brisent mutuellement. Il en résulte un écoulement diffus du métal qui évite ainsi des impacts locaux sur la peau solidifiée qui conduiraient à son réchauffement, voire à sa refusion. On peut aussi, bien entendu, prévoir ce type de disposition pour les fonds 14 des busettes 3 et 39 qui ont été précédemment décrites et représentées sur les figures 1a, 1b et 2a, 2b. La surface du métal liquide est au même niveau 18 (aux pertes de charge près) dans le volume interne de la première partie 51 de la busette 50, dans le panier 52 et dans l'espace de coulée 13.

[0026] L'utilisation d'un tel panier 52 présente plusieurs avantages. Il constitue un absorbeur d'énergie supplémentaire, conférant donc une meilleure stabilité aux écoulements du métal liquide dans l'espace de coulée 13 et atténuant les fluctuations du niveau 18 de sa surface, toutes choses allant dans le sens d'une amélioration de la qualité des produits coulés. D'autre part, il permet de retenir une grande partie des inclusions non-métalliques et impuretés diverses présentes dans le métal liquide s'écoulant hors du répartiteur: on peut ainsi couler des produits d'une meilleure propreté. Mais en contrepartie, un tel panier 52, s'il était utilisé sur une busette de type habituel, détériorerait le préchauffage de la busette puisqu'il rendrait inaccessible par l'extérieur, après assemblage, le fond 14 de la première partie 51de la busette qu'il entoure. Or, du fait de l'augmentation de la masse totale de réfractaire qu'entraînerait l'utilisation d'un panier 52, la bonne exécution d'un tel préchauffage serait d'une importance encore accrue. L'association d'un panier 52 avec une busette 50 selon l'invention permet de résoudre ce problème. En effet, la présence des ouvertures 17, 17' donne accès au fond 14 de la première partie 51, même après l'assemblage de la busette 50. Cette première partie 51 peut donc être chauffée par les brûleurs 32, 32', aussi bien avant la coulée que, si on le désire, pendant celle-ci. En variante, on peut envisager de faire reposer le panier 52 sur d'autres organes de la machine que les sabots 48, 48', voire sur la première partie 51 de la busette. On peut, en particulier, retenir cette solution lorsque la busette 50 doit être utilisée sur une installation de coulée continue de brames classique.

[0027] Un autre avantage des busettes 3, 39, 50 selon l'invention est que la présence des ouvertures 17, 17' y rend possible l'introduction d'éléments d'addition, sous forme de matières solides ou de gaz. Cette introduction, comme on le montre sur la figure la, peut être réalisée grâce à des conduits 66, 66' traversant le capot 29, et dont l'extrémité inférieure surplombe les ouvertures 17, 17'. A travers ces conduits 66, 66' (qui, hors des périodes d'addition de matières, doivent être obturés ou éventuellement être utilisés pour l'insufflation de gaz d'inertage), on peut introduire des matériaux solides sous forme de poudre, de granulés, de fil ou de fil fourré, ou des lances de petit diamètre permettant de faire barboter du gaz dans le métal liquide. Ces mêmes conduits 66, 66' (ou d'autres similaires disposés à côté d'eux) peuvent également servir à introduire des instruments de mesure à l'intérieur de la busette 3, tels que des moyens de mesure de la température du métal liquide ou de sa teneur en oxygène dissous, ou une sonde de prélèvement d'échantillons gazeux permettant de vérifier le bon inertage de l'atmosphère dans la busette 3. On peut également introduire par ces conduits 66, 66' des moyens de prélèvement d'échantillons de métal liquide, tels que des tubes de verre sous vide. Les autres types de busettes décrits et représentés peuvent également être équipés de tels conduits 66, 66', ou de dispositifs fonctionnellement équivalents. Pour garantir une bonne répartition de ces additions à l'intérieur de la busette 3, 39, 50, il est préférable d'employer deux conduits 66, 66' plutôt qu'un seul, en particulier dans le cas où on utilise une cloison 24. On se donne ainsi la possibilité de réaliser des micro-additions d'éléments d'alliage à un stade tardif de l'élaboration en assurant une homogénéité de ces additions meilleure que si elles étaient effectuées dans la lingotière. De plus, la possibilité de réchauffer le métal pendant la coulée, grâce aux brûleurs 32, 32', au lieu même où sont effectuées ces additions permet de compenser efficacement leur éventuel effet endothermique sur le métal liquide. Comme il est connu, ces micro-additions peuvent avoir pour fonctions notamment d'ajuster finement la composition du métal, d'améliorer ses conditions de solidification, de modifier la composition et la morphologie des inclusions non-métalliques.

[0028] Un autre avantage des busettes 3, 39, 50 selon l'invention est que les ouvertures 17, 17' rendent aisée leur fabrication en une seule pièce par compaction isostatique à chaud du matériau réfractaire qui les constitue, y compris lorsqu'on désire leur conférer une forme intérieure complexe. Cette compaction est habituellement réalisée autour d'un noyau en une ou plusieurs pièces, qui doit pouvoir être ensuite retiré sans endommager la busette. Les ouvertures 17, 17' des busettes selon l'invention permettent précisément de retirer successivement les différentes pièces composant le noyau. Mais la réalisation de l'ensemble de la busette selon l'invention en une seule pièce n'est pas obligatoire, et on peut prévoir de réaliser la busette en plusieurs parties que l'on assemble l'une à l'autre avant la mise en place de la busette sur le répartiteur, ou au moment de cette mise en place.

[0029] Bien entendu, sans sortir de l'esprit de l'invention, il est possible d'apporter des variantes aux configurations des busettes et de leurs environnements qui ont été décrits et représentés. En particulier, on peut utiliser d'autres moyens pour assurer l'étanchéité de la busette et de l'espace de coulée vis-à-vis de l'air extérieur. D'autre part, dans certains cas, la présence d'un seul dispositif de réchauffage (et donc d'une seule ouverture 17, 17') peut être jugée suffisante, si l'orientation et la puissance du dispositif et la configuration intérieure de la busette autorisent quand même un réchauffage convenable de l'ensemble du métal liquide transitant par la busette. On peut aussi accroître les possibilités de piégeage des inclusions en insérant des filtres à inclusions, tels que des éléments poreux en réfractaire, dans au moins certains des orifices de sortie. Enfin, on peut aussi envisager de se passer du capot 29 et de ses éléments annexes, et de fixer les brûleurs 32, 32' directement sur la partie terminale de la busette 3, 39, 50, par leurs collerettes 35, 35', en s'assurant que les liaisons collerette 35, 35'-busette 3, 39, 50 sont correctement étanchéifiées lorsque la busette 3, 39, 50 est en service. Il faut alors que la partie terminale de la busette 3, 39, 50 soit équipée de moyens permettant la fixation des brûleurs 32, 32'. Comme précédemment, on peut envisager que les brûleurs 32, 32' ne soient actifs que pendant la phase de préchauffage de la busette 3, 39, 50 (auquel cas, pendant la coulée, ils peuvent être remplacés par des couvercles obstruant les ouvertures 17, 17'), ou qu'ils fonctionnent également pendant la coulée elle-même. Si on désire pouvoir effectuer des micro-additions à l'intérieur même de la busette, il faut alors que les conduits 66, 66' traversent la paroi de la busette 3, 39, 50 elle-même.

Revendications

1. Busette (3, 39, 50) pour l'introduction d'un métal liquide dans une lingotière (10) de coulée continue de produits métalliques, du type comportant une cheminée (4) dont l'extrémité supérieure est destinée à être raccordée par des moyens de fixation (6, 7) à la busette de sortie (1) d'un récipient renfermant ledit métal liquide, et dont l'extrémité inférieure est raccordée à une partie terminale de la busette (3, 39, 50) équipée d'orifices (19, 20, 20', 21, 41, 42, 42', 43, 43', 44, 44', 45, 45', 46, 46') destinés à répartir ledit métal liquide dans l'espace de coulée (13) défini par ladite lingotière (10), caractérisée en ce que ladite partie terminale comporte, dans sa zone supérieure, au moins une ouverture (17, 17') destinée à permettre le réchauffage de l'intérieur de ladite partie terminale par des moyens de chauffage tels qu'un brûleur (32, 32').

2. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites ouvertures (17, 17') sont au nombre de deux, et en ce qu'elle comporte dans l'espace intérieur de sa dite partie terminale une cloison (24) située à l'aplomb de ladite cheminée (4) et séparant ledit espace intérieur en deux compartiments, dont chacun est situé à l'aplomb d'une desdites ouvertures (17, 17').

3. Busette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite partie terminale est entourée d'un panier (52) pourvu d'orifices (57, 57', 58, 58', 59, 59', 60, 61, 62, 63, 64, 65) pour le passage du métal liquide dans l'espace de coulée (13).

4. Busette selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de fixation desdits moyens de chauffage (32, 32') sur ladite partie terminale de la busette (3, 39, 50).

5. Busette selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (66, 66') pour l'introduction d'éléments d'addition, d'instruments de mesure ou de moyens de prélèvement de métal liquide à l'intérieur de ladite partie terminale de la busette (3, 39, 50).

6. Busette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un insert (22) rétrécissant localement le passage du métal liquide dans la cheminée (4) ou à l'une de ses extrémités.

7. Installation de coulée continue de produits métalliques, du type comportant une lingotière sans fond (10) aux parois (11, 11', 12, 12', 36, 36') énergiquement refroidies intérieurement définissant un espace de coulée (13), et une busette (3, 39, 50) en matériau réfractaire connectée par son extrémité supérieure à un récipient contenant un métal liquide, et dont l'extrémité inférieure amène ledit métal liquide dans ledit espace de coulée (13), caractérisée en ce que ladite busette (3, 39, 50) est du type selon la revendication 1.

8. Installation de coulée continue selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un capot (29) coiffant ledit espace de coulée (13), ledit capot (29) étant muni d'au moins une ouverture (31, 31') permettant d'y insérer des moyens de chauffage tels qu'un brûleur (32, 32') et de les orienter en direction d'une desdites ouvertures (17, 17') de ladite busette (3, 39, 50).

9. Installation de coulée continue selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (66, 66') d'introduction d'éléments d'addition, d'instruments de mesure ou de moyens de prélèvement de métal liquide à l'intérieur de ladite partie terminale de ladite busette (3, 39, 50), et en ce que lesdits moyens (66, 66') traversent ledit capot (29).

10. Installation de coulée continue selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que ledit capot (29) est solidaire desdits moyens de fixation (6, 8) de ladite cheminée (4) à ladite busette de sortie (1) du récipient renfermant le métal liquide.

11. Installation de coulée continue selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un panier (52) muni d'orifices de sortie (57, 57', 58, 58', 59, 59', 60, 61, 62, 63, 64, 65) pour le métal liquide, entourant la partie terminale de la busette (3, 39, 50).

12. Installation de coulée continue selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce qu'elle est adaptée à la coulée continue de brames.

13. Installation de coulée continue selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisée en ce qu'elle est adaptée à la coulée continue de bandes directement à partir de métal liquide.

14. Installation de coulée continue selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une installation de coulée entre deux cylindres.

Dessins