Dispositif pour le traitement de métal liquide en poche

Abstract

 La présente invention décrit un dispositif de traitement de métal liquide en poche comprenant une cloche rotative équipée d'un palier permettant un mouvement de rotation de la cloche, le palier comprenant une partie supérieure solidaire de la cloche et une partie inférieure pouvant tourner librement, un dispositif d'entraînement permettant d'entraîner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical et un dispositif de manipulation de la cloche. Le dispositif de manipulation comprend un premier moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le bas de façon à supporter le poids de la cloche ainsi qu'un deuxième moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le haut de façon à empêcher le mouvement vertical vers le haut de la cloche.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif pour le traitement de métal liquide, en particulier d'acier en poche.

[0002] Il existe à l'heure actuelle, une série de procédés de traitement de métal liquide, en particulier d'acier en poche, selon lesquels une cloche ou un tube est plongé(e) dans le métal liquide contenue dans une poche. De tels procédés de traitement sont entre autres les procédés dits CAS, CAS-OB, HALT, etc.

[0003] Dans ce genre de procédés, le métal liquide contenu dans la poche est soumis à différents traitements dans une zone confinée, délimitée par la cloche plongeant dans le métal liquide. En dessous de la cloche, on injecte un gaz de barbotage dans le métal liquide pour l'homogénéiser pendant le traitement. Il se forme dès lors à la surface du métal liquide des turbulences qui conduisent à une usure locale accrue de la cloche sur son bord inférieur.

[0004] La demande de brevet PCT WO98/31841 décrit un procédé visant à minimiser l'usure locale d'une cloche pendant un traitement d'un métal liquide en poche. On fait tourner la cloche autour de son axe perpendiculaire afin de minimiser l'usure locale de la cloche pendant le traitement de métal liquide en poche. Comme la cloche tourne pendant le traitement du métal liquide, une usure accrue à un endroit donné due à des turbulences dans le métal liquide n'est plus à craindre. La cloche s'use en effet régulièrement sur tout son pourtour.

[0005] De telles cloches tournantes sont particulièrement utiles lors de la mise en oeuvre du procédé pour le traitement de l'acier liquide en poche décrit dans le brevet européen EP 0 110 809. Dans un tel procédé, par lequel on chauffe l'acier contenu dans la poche par aluminothermie et par lequel on ajoute un certain nombre d'éléments d'alliage à l'acier, la cloche est sollicitée de manière asymétrique:

• sur un côté "chaud", la cloche ou plus précisément le revêtement réfractaire du bord inférieur de la cloche est attaqué(e) par des chocs thermiques et par corrosion chimique sous l'effet de projections de métal et de laitier . L'usure se fait principalement par écaillage du revêtement réfractaire.
• sur le côté "froid" et éventuellement en utilisation intermittente lorsque le réfractaire s'est refroidi, la cloche "s'engraisse" par solidification de projections de métal et/ou de laitier.

[0006] Ces phénomènes d'usure locale et d"'engraissement" réduisent considérablement la durée de vie de la cloche et augmentent ainsi le coût de production par le procédé d'addition et de chauffage sous cloche. L'utilisation d'une cloche tournante prolonge la durée d'utilisation d'une cloche réfractaire, en minimisant l'usure locale et en réduisant l"'engraissement" local.

[0007] Normalement ces cloches tournantes sont suspendues dans une pince de façon à permettre leur rotation autour de leur axe vertical et sont abaissées dans le bain de métal liquide au moyen d'un dispositif approprié.

[0008] Il est important pour le bon fonctionnement de telles cloches de pouvoir garantir une certaine profondeur de pénétration du bord inférieur de la cloche dans le métal liquide. Or, il a été constaté d'une manière surprenante que dans certaines conditions, les cloches qui peuvent peser plusieurs tonnes, commencent à flotter sur le métal liquide dans la poche. Dans ces conditions et vu les mécanismes de suspension utilisés, il n'est pas possible de garantir une profondeur d'enfoncement constante.

[0009] Le problème à la base de l'invention consiste donc à proposer une cloche rotative pour le traitement de métal liquide dans une poche qui peut être maintenue à une certaine profondeur de pénétration déterminée dans le métal dans toutes conditions.

[0010] Habituellement, la profondeur de pénétration d'une telle cloche est d'environ 10-50 cm et de préférence entre 20 et 40 cm, c'est à dire le bord inférieur de la cloche se trouve immergé sur une distance de 10 à 50 cm en dessous de la surface du métal liquide recouvert le cas échéant de laitier.

[0011] Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un dispositif de traitement de métal liquide en poche comprenant une cloche rotative équipée d'un palier permettant un mouvement de rotation de la cloche, le palier comprenant une partie supérieure solidaire de la cloche et une partie inférieure pouvant tourner librement, un dispositif d'entraînement permettant d'entraîner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical et un dispositif de manipulation de la cloche. Ledit dispositif de manipulation comprend :

• un premier moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le dessous de façon à supporter le poids de la cloche,
• un deuxième moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le dessus de façon à empêcher le mouvement vertical vers le haut de la cloche.

[0012] Même si des engraissements de laitier se forment sur le bord inférieur de la cloche qui augmentent la poussée d'Archimède, la cloche peut être maintenue à une profondeur d'immersion prédéterminée. Le dispositif d'entraînement de la cloche est ainsi également protégé.

[0013] Selon un premier mode de réalisation avantageux, le premier moyen de blocage de la cloche rotative comprend une première pince pouvant engager la cloche en dessous de la partie inférieure du palier de la butée.

[0014] Le deuxième moyen de blocage de la cloche rotative peut quant à lui soit comprendre un ou plusieurs vérins prenant appui sur le dessus de la partie inférieure du palier ou bien une deuxième pince pouvant pour engager la cloche au-dessus de la partie inférieure du palier de la butée.

[0015] Selon un autre mode de réalisation, le premier moyen de blocage et le deuxième dispositif de blocage sont réalisée en une seule pièce comprenant une encoche en forme de V pouvant s'enclencher dans la partie inférieure du palier.

[0016] Le dispositif d'entraînement peut avantageusement comprendre une couronne dentée solidaire de la cloche entraînée par un moteur par le biais d'une roue dentée.

[0017] La vitesse de rotation de la cloche est habituellement comprise entre 0,5 et 2 tours/min pendant le traitement du métal liquide. La vitesse de rotation de la cloche peut être adaptée en fonction du diamètre de la cloche, en fonction du traitement appliqué au métal liquide et/ou en fonction de la composition et de la viscosité du laitier qui recouvre le métal liquide dans la poche. Bien entendu, la cloche peut continuer à tourner autour de son axe même lorsqu'elle est retirée du bain après le traitement du métal liquide.

[0018] La cloche est fait tourner autour d'un axe vertical, sensiblement perpendiculaire à la surface du métal liquide respectivement de l'acier liquide.

[0019] Un mode d'exécution préféré d'une installation selon l'invention est décrit à l'aide des dessins ci-annexés, dans lesquels:

• la Figure 1 montre une section transversale d'une cloche et une poche remplie au repos;
• la Figure 2 montre un agrandissement en coupe d'un dispositif d'entraînement de la cloche,
• La Figure 3 montre une vue d'ensemble du dispositif de manipulation de la cloche au moment du chargement d'une cloche,
• la Figure 4 montre une séquence de couplage d'une cloche selon un premier mode de réalisation,
• la Figure 5 montre une séquence de couplage d'une cloche selon un deuxième mode de réalisation,
• la Figure 6 montre une séquence de couplage d'une cloche selon un troisième mode de réalisation,
• La Figure 7 montre un agrandissement du dispositif de couplage de la figure 6.

[0020] Une poche 10 (Fig.1) comprenant un revêtement réfractaire 15, remplie d'acier liquide 20 est placée sur un chariot 25 et est amenée en dessous d'une cloche réfractaire 30. Dans la positon de travail, pendant le traitement du métal liquide, la cloche 30 est abaissée jusqu'à ce que son bord inférieur 40 soit immergé dans l'acier liquide 20.

[0021] La cloche 30 est reliée à un conduit d'alimentation 50 (Fig. 2) par lequel les matières combustibles et les éléments d'alliages sont introduits dans l'acier liquide 20. Elle comprend un dispositif d'entraînement 60 pouvant entraîner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical.

[0022] Un gaz de barbotage inerte ou réducteur peut être introduit dans l'acier liquide 20 soit par un bouchon poreux (non représenté) aménagé dans le fond de la poche 10 soit par une lance (non représentée) qui est introduite dans la poche 10. Ce gaz de barbotage sert à homogénéiser l'acier liquide 20 contenu dans la poche 10 pendant le traitement de l'acier 20. Ce gaz de barbotage crée des turbulences à la surface de l'acier 20 qui provoquent une usure locale de la cloche 30 et en particulier du bord inférieur 40 de la cloche 30.

[0023] La Figure 2 reprend une vue agrandie du dispositif d'entraînement 60 de la cloche 30. L'extrémité supérieure de la cloche 30 comprend un palier à bille 70 solidaire de la cloche 30 qui permet à la cloche 30 d'effectuer un mouvement de rotation autour de son axe vertical. La partie supérieure 75 du palier 70 est fixée à la cloche 30 tandis que la partie inférieure 80 du palier 70 peut tourner librement. Lorsque le palier 70 n'est pas sous contrainte, la partie inférieure 80 s'appuie contre une butée 85 aménagée en dessous du palier 70. Bien entendu, ce palier 70 doit être protégé contre la pénétration d'impuretés.

[0024] La cloche 30 est maintenue en position à l'aide d'un système de blocage prenant appui par en dessous et par au-dessus sur la partie inférieure 80 du palier 70 qui pousse la cloche 30 contre le conduit d'alimentation 50. Sur la partie supérieure 75 du palier 70 est aménagée une couronne dentée 90. La rotation de la cloche 30 est effectuée à l'aide d'un moteur 100 comprenant de préférence un réducteur 110 permettant de varier la vitesse de rotation de la cloche 30. Le moteur 100 entraîne la couronne dentée 90 par l'intermédiaire d'une roue dentée 120 solidaire du moteur 100. Bien entendu, il existe d'autres moyens bien connus des hommes de métier pour imprégner un mouvement de rotation à une telle cloche. L'étanchéité du conduit d'alimentation 50 par rapport à la cloche 30 est assurée par une chicane 130. La cloche 30 et le conduit d'alimentation 50 comprennent un revêtement interne en matériau réfractaire. Ce revêtement n'est pas représenté sur les figures pour des raisons de clarté du dessin.

[0025] Sur la figure 3, la poche 10, placée sur un chariot 140, est amenée en dessous d'une potence 150 qui comprend une plate-forme 160 mobile, équipée d'une cloche 10, un mat 170 et un dispositif d'entraînement 180 sur la partie supérieure de celui-ci. La plate-forme 160 est relié au dispositif d'entraînement 180 moyennant une courroie 190 grâce à laquelle la plate-forme peut être déplacée verticalement sur le mat 170 à l'aide des roues 200 qui prennent appui sur le mat de la potence.

[0026] Les figures 4, 5 et 6 montrent, en coupe, des séquences d'enclenchement de trois mécanismes de blocage différents de la cloche. Afin ne pas surcharger les dessins, seule la partie inférieure 80 du palier 70 a été représentée.

[0027] La première série de figures 4a), 4b), 4c) et 4d) montrent, en coupe, un premier mode de réalisation de la présente invention dans lequel le premier moyen de blocage et le deuxième dispositif de blocage sont réalisée en une pièce comprenant une encoche en forme de V pouvant s'enclencher sur la partie inférieure du palier.

[0028] Sur la figure 4a), la plate-forme 160 est abaissée sur la partie supérieure 210 de la cloche 10 jusqu'en dessous de la partie inférieure 80 du palier. La plate-forme 160 est ensuite relevée jusqu'à ce que le dispositif de blocage en forme de V 220 se trouve au niveau de la partie inférieure 80 du palier (figure 4b).

[0029] Sur la Figure 4c), le dispositif de blocage en forme de V est fermé pour bloquer la cloche 10 empêchant ainsi des mouvements vers le bas et vers le haut de la cloche 10. La cloche est ensuite soulevée (Figure 4d) jusqu'à sa position de repos (voir Figure 1)

[0030] Sur les deux séries suivantes, les dispositifs de blocages sont réalisés en deux pièces distinctes.

[0031] Sur la figure 5a), la plate-forme 160 est abaissée sur la partie supérieure 210 de la cloche 10 jusqu'en dessous de la partie inférieure 80 du palier. Le premier dispositif de blocage 230 dans ce cas-ci une pince - est ensuite amenée en positon fermée (figure 5b) et la plate-forme 160 est ensuite relevée jusqu'à ce que le premier dispositif de blocage 230 touche la partie inférieure 80 du palier par en dessous (figure 5c). Le deuxième dispositif de blocage est ensuite fermé et empêche tout mouvement de la cloche vers le haut. La cloche est ensuite soulevée et amenée en positon de repos. Dans le cas de la figure 5, le deuxième dispositif de blocage comprend quatre vérins espacés régulièrement (deux seulement sont représentés sur la fig. 5). Ils sont montés sur la plate-forme à l'aide de bras 250. Les vérins 240 sont ensuite amenés en position fermée et prennent appui par au-dessus de la partie inférieure du palier de la cloche (Figure 5d)).

[0032] Dans le cas de la figure 6, le deuxième dispositif de blocage est une pince 260 superposée sur la première pince 230. La deuxième pince 260 est fermé et bloque ainsi le palier pour empêcher tout mouvement vers le haut.

[0033] Sur la figure 7, les deux pinces 230, 260 de blocage sont représentées avec plus détails en position ouverte autour de la partie supérieure de la cloche.

Tableau des références
10	poche
15	revêtement réfractaire
20	acier liquide
25	chariot pour la poche
30	cloche réfractaire
40	bord inférieur
50	conduit d'alimentation
60	dispositif d'entraînement
70	palier à bille
75	partie supérieure du palier
80	partie inférieure du palier
85	butée
90	couronne dentée
100	moteur
110	réducteur
120	roue dentée
130	chicane
140	chariot pour la cloche
150	potence
160	plate-forme
170	mat
180	dispositif d'entraînement
190	courroie
200	roues
210	partie supérieure de la cloche
220	dispositif de blocage en forme de V
230	premier dispositif de blocage (première pince)
240	vérin
250	bras
260	deuxième dispositif de blocage (deuxième pince)

Revendications

1. Dispositif de traitement de métal liquide en poche comprenant une cloche rotative équipée d'un palier permettant un mouvement de rotation de la cloche, le palier comprenant une partie supérieure solidaire de la cloche et une partie inférieure pouvant tourner librement, un dispositif d'entraînement permettant d'entraîner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical et un dispositif de manipulation de la cloche, ledit dispositif de manipulation comprenant :

• un premier moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le bas de façon à supporter le poids de la cloche

• un deuxième moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le haut de façon à empêcher le mouvement vertical vers le haut de la cloche.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de blocage de la cloche rotative comprend une première pince pouvant entourer la cloche en dessous de la partie inférieure du palier de la butée.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième moyen de blocage de la cloche rotative comprend un ou plusieurs vérins prenant appui sur le dessus de la partie inférieure du palier.

4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième moyen de blocage de la cloche rotative comprend une deuxième pince pouvant entourer la cloche au-dessus de la bague

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de blocage et le deuxième dispositif de blocage sont réalisée en une pièce comprenant une encoche en forme de V pouvant s'enclencher sur la partie inférieure du palier.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement comprend une couronne dentée solidaire de la cloche entraînée par un moteur par le biais d'une roue dentée.

Dessins