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La présente invention est relative au dégazage des métaux, en particulier de l'acier, par le vide.
Actuellement, il est bien connu de dégazer les métaux par l'action du vide et cette technique est appliquée industrielle- ment depuis peu de temps à l'acier. Mais, pour ce métal, les masses à traiter peuvent être considérables et les procédés ac- tuellement connus et utilisés ne peuvent assurer de façon éco- nomique le dégazage des grandes quantités de métal produites par une aciérie Bessemer ou une aciérie Martin.
Le-a procédés actuellement connus utilisent en effet, une cuve à vide dont les dimensions doivent être suffisantes pour pouvoir contenir une poche de coulée ou une lingotière. il en
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résulte d'une part que le cycle d'utilisation de l'installation est considérablement allongé par le temps nécessaire à l'ouver- ture et à la fermeture du couvercle de la cuve, à la manutention de la poche ou de la lingotière, à la manutention de la poche de coulée, à la mise à vide préalable de la cuve, au dégazage des réfractaires, et même au refroidissement du lingot lorsqu'on coule directement des lingots. D'autre part, le coût des ins- tallations est considérable à cause des dimensions de la cuve et de la nécessité de disposer de plusieurs moyens de manu- tention très puissants.
Le prix de revient qui en résulte est sans doute acceptable pour les cas spéciaux tels que par ex- exemple des lingots de forge, mais ce prix de revient est beaucoup trop important dans le cas des aciers courants.
Un autre procédé tout récemment proposé consiste à remplir par succion un réservoir auxiliaire. Mais ce procédé nécessite un grand nombre d'opérations successives et ne peut prétendre d'ailleurs à la même efficacité que les systèmes ac- tuellement classiques.
La présente invention a pour objet un procédé de déga- zage des métaux, notamment de l'acier, et des dispositifs en vue de la réalisation de ce procédé, dispositifs et procédés qui n'ont pas les inconvénients cités ci-dessus et qui sont beaucoup mieux adaptés aux problèmes qui se posent dans la fabrication des métaux, notamment de l'acier, en grandes masses. Ce - procédé et ces dispositifs restent cependant applicablespour de plus faibles productions, comme par exemple des aciers spéciaux, au même titre que d'autres procédés et dispositifs connus.
Pour la clarté du texte, on ne parlera généralement dans ce qui suit que de l'acier; il doit cependant être bien entendu que les procédés et dispositifs décrits pour l'acier peuvent s'appliquer également à tout autre métal.
Le procédé objet de l'invention est caractérisé en ce que le vide est réalisé dans la branche supérieure d'un siphon qui sert en même temps au transvasement du métal liquide de la poche de coulée, ou même du four lui-même, dans une autre poche, ou, de préférence dans la ou les lingotières de coulée.
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Suivant l'invention, les dimensions du siphon sont telles et l'opé- ration de siphonage est conduite de telle façon que la baranch su- périeure du siphon ne contienne qu'une couche de métal liquide de faible épaisseur, ce qui permet un dégazage rapide du métal.
L'épaisseur de la couche de métal se règle, suivant l'invention, et en fonction des principes bien connus de l'hydrostatique, par un déplacement judicieux de la poche et/ou du siphon. Il est spé cialement à noter que la branche supérieure du siphon se prête particulièrement bien à l'installation, suivant l'invention, d'un moyen de chauffage, par exemple d'un ou plusieurs bâtons de graphite chauffés par courant électrique. La branche supérieure du siphon constitue ainsi un four électrique qui, non seulement compense les pertes de calories relativement faibles dues au transvasement et au dégazage, mais assure en même temps un moyen précieux de- réglage de la température de coulée.
La fig. 1 représente schématiquement et à titre exem- platif un dispositif pour la réalisation du procédé objet de l'inven tion. En 1 se trouve la poche de coulée contenant l'acier venu du four et posée sur un engin de levage 2 et en 3 se trouve par exemple une lingotière dans laquelle on désire couler l'acier de la poche 1. La coulée se fait par transvasement à l'intervention. du siphon 4 comprenant les 2 conduits verticaux 5 et 6, reliés par la branche supérieure 7. Le vide se fait par la tuyauterie 8 débouchant dans la branche supérieure 7.
Le siphon est constitué par une enveloppe métallique étanche 9, protégée par des réfrac- taires 10.Sous l'action du vide, le niveau d'acier s'établit dans le siphon au niveau 12, dépassant de la hauteur h1le niveau 11 de l'acier dans la poche ; la hauteur h1 correspondant à la pression atmosphérique est d'environ 1.400 mm dans le cas de l'acier.
L'épaisseur 13 de la couche d'acier soumis au vide résulte de la position relative de la poche vis-à-vis du siphon et cette position relative se règle, dans le cas de la fig. 1, par la manoeuvre de l'engin de levage 2, le siphon restant fixe.
Pour faciliter le dégazage, il y a intérêt à réduire cette épaisseur 13, par exemple à 5 cm. La hauteur motrice h2 qui règle le débit de la coulée dans la lingotière, résulte de la diffé- rence de niveau entre le bas 14 de la branche 6 du siphon et le niveau 11 de l'acier dans la poche . Cette hauteur h2est pratique- ment constante pour un vide déterminé, l'épaisseur 13 devant
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rester faible. H s'ensuit que la vitesse de coulée d'un tel dis- positif ne varie travée l'état dusure des réfractaires. de la branche 6. gour éviter les désamorçages du siphon, le diamètre de la branche descendante 6 doit être plus faible que celui de la branche :montante: 5.
La branche supérieure du siphon est aménagée en four de réchauffage par la présence des deux crayons de graphite 15 chauffés par courant électrique. Ce dispositif peut être muni d'un système de réglage de la température de l'acier coulé. -
Suivant l'invention la branche horizontale du siphon peut de préférence présenter un ou plusieurs escaliers formant cascade, ce qui donne lieu à un dégazage beaucoup plus parfait et permet un réglage plus simple de la vitesse de coulée. La figure 2 représente schématiquement et à titre exemplatif un dis- positif réalisant cette variante avantageuse du procédé suivant l'invention.
Malgré la discontinuité, et à cause de l'existence du vide, un tel dispositif fonctionne toujours comme siphon, mais la vitesse d'écoulement du côté de la coulée en lingotière, est conditionnée par le niveau 3du métal dans la branche descen- dante.
La hauteur métallostatique correspondant à la pression atmosphérique étant de l'ordre de 1400 mm, il n'est pas possible de siphonner sans dispositif particulier, les poches de grandes dimensions utilisées normalement dans les fabrications d'acier en grandes masses. Suivant l'invention, une telle grande poche comporte à sa partie supérieure une avancée dans laquelle vient plonger la branche aspirante du siphon. Le niveau du mé- tal est maintenu constant dans cette avancée, par pivotement de la poche autour d'un axe de rotation situé dans cette avancée, que cet axe soit matérialisé ou non.
La fignre 3 représente schématiquement et à titre exem- platif une telle poche ; lesmêmes chiffres représentent les mê- mes éléments que dans les figures 1 et 2. L'avancée est repré- sentée en 16. L'axe de rotation pour la vidange de la poche est représenté en 17. La poche peut !Etre munie d'un axe de totation matériel centré sur 17, mais le mouvement de rotation autour du point 17 peut simplement résulter des manoeuvres combinées exercées par exemple sur le tourillon de support 18 et le crochet de vidange 19.
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L'amorçage du siphon-nécessité, suivant l'invention, la fermeture préalable au moyen d'une tôle de la branche des cendante du siphon. L'étanchéité du côté de la branche montante se fait par trempage de cette branche dans l'acier liquide de la poche. On fait alors le vide, et, au fur et à mesure que celui-ci s'établit, l'acier monte dans la branche ascendante et finit par déborder et tomber dans la branche descendante. Il convient que la tôle d'étanchéité placée en bas de cette branche, ne fonde pas immédiatement, mais seulement après les quelques secon- des nécessaires pour qu'un niveau suffisant d'acier liquide soit établi dans cette branche. Il est préférable de placer une tôle . un peu plus forte dont on facilitera la fusion par exemple au moyen d'une torche d'oxygène.
La figuré 4 représente schématiquement et à titre exem- platif un dispositif d'étanchéité suivant l'invention. Il est carac- térisé en ce qu'on remplace aisément après chaque coulée, la tôle d'étanchéité 20 et la busette de coulée en réfractaire 21.
Dans ce but, et suivant l'invention, la busette de coulée se fixe dans une tête métallique qui s'adapte à l'extrémité de la branche descendante, au moyen d'un dispositif de serrage quelconque, ¯ la tôle d'étanchéité étant serrée entre le corps de la branche du siphon et la tête amovible. Des joints d'étanchéité, par exemple en métal plus doux, sont prévus de part et d'autre de la tôle pour assurer une meilleure étanchéité au vide. Dans la figure 4, 22 représente les viroles de réfractaires garnissant la branche des, cendante, 23 la tête métallique, 24 un dispositif de serrage, 25 des joints en cuivre doux.
La figure 5 montre à titre d'exemple non limitatif, le schéma d'un bassin de coulée aménagé pour dégazer suivant le procédé objet de l'invention, Le siphon est fixe et prend appui sur les poutrelles 34 fixées entre deux piliers de support 35. La coulée se fait en source, les lingotières étant montées sur un chariot qui se place sous le siphon de façon que le jet d'acier tombe directement dans l'entonnoir de la nourrice.
La poche est manipulée par un pont à deux levées, La poche étant abaissée à un niveau suffisant est glissée sous la branche d'aspiration du siphon, et ensuite remontée au niveau voulu. On fait le vide, et
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dès que le siphon s'amorce, on procède au bascuiement de la... poche en agissant simultanément sur chacune des levées.; Pour une exploitation régulière, le .chantier comportera au moins deux dispositifs analogues. Il n'y a aucune difficulté à prévoir, en remplacement du pont, un chariot spécialement aménagé pour réaliser le basculage avec plus de précision.
Ce schéma de la figure 5 est donné à titre d'exemple non limitatif et il est bien évident qu'il est tout aussi possible de réaliser des chantiers dans lesquels les lingotières seraient fixes et le siphon transportable ou monté sur une plateforme roulante.
Mais un problème plus compliqué se pose, lorsque, dans le cas plus général de coulée en chute directe, lingot par lingot, on doit arrêter le jet de coulée pour passer d'un lingot à l'autre, Pour résoudre ce problème il est alors prévu, suivant l'invention, de couler par l'intermédiaire d'un panier formant cuvette, dans laquelle plonge la tête de la branche des- cendante du siphon.
Pour arrêter le jet de coulée, il suffit d'in- terrompre l'alimentation du siphon en abaissant la poche d'ali- mentation. Le siphon cesse de débiter, mais la garde liquide constituée par la cuvette empêche le vide de se rompre:
La figure 6 représente schématiquement et à titre exem- platif, un tel dispositif suivant l'invention. La tête amovible du siphon est fixée par clavetage 26 à la branche descendante: Elle est protégée extérieurement et intérieurement par un re- vêtement réfractaire 27. Elle plonge dans la cuvette 29 du pa- nier de coulée 28 suspendu au siphon.
Le procédé suivant l'invention peut servir à dégazer des aciers calmés, c'est-à-dire dans lesquels l'oxygène a été fixé par des additions telles que du silicium ou de l'aluminium.
Mais il peut aussi servir à dégazer des aciers non désoxydés auxquels on ajoutera éventuellement, et aprêa dégazage, des quantités beaucoup plus faibles de désoxydants. Cette addition peut alors se faire dans la nourrice de la coulée en source ou dans le panier de coulée ou, mieux, directement dans le siphon.
Dans ce dernier cas, il faut évidemment prévoir un dispositif qui permettra l'addition sans rompre le vide, Suivant l'invention) on utilise un sas qui communique avec le siphon et dans lequel on a versé une réserve des éléments d'addition qui sont intro- duits mécaniquement et progressivement dans le siphon. On
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peut aussi, suivant l'invention, passer un fil ou une barre d'alu- minium directement dans le siphon, l'étanchéité étant obtenue grâce à un joint, par exemple un presse-étoupe.
Cette derniè- re façon de procéder se prête particulièrement bien au réglage de l'addition;
Mais la présente invention comporte un autre aspect en- core plus important:
De grands efforts sont actuellement faits dans tous les pays en vue d'adapter à l'acier les procédés de coulée continue adoptés depuis plusieurs années déjà dans l'industrie de l'alu- minium et d'autres métaux non ferreux; Ces efforts ont été cou- ronnés d'un succès relatif on est parvenu à réaliser dans des conditions satisfaisantes, la coulée des aciers spéciaux forte- ment alliés, et même la coulée d'aciers non alliés calmés au silicium;
Mais on n'est pas parvenu à couler de façon satisfaisan- te les aciers courants et surtout les aciers extra-doux à l'état effervescent ou à l'état calmé à l'aluminium; L'acier efferves- cent réagit trop violemment au contact du moule en métal con- ducteur fortement refroidi, dont l'emploi est obligatoire dans les procédés connus de coulée continue;L'acier liquide calmé à l'aluminium n'a plus une fluidité suffisante pour ass urer à la coulée les conditions sévères de régularité, indispensables à la bonne marche du procédé de coulée continue ; d'autre part, 1' alumine résultant du calmage donne naissance à des surfaces poreuses et à des concentrations dangereuses d'inclusions dans la partie médiane du produit coulé.
L'inventeur a trouvé qu'un remède simple serait appor- té à ces difficultés si, préalablement à la coulée continue, l'a- cier était soumis à un dégazage par le vide, et la présente inven- tion comporte aussi la combinaison du dégazage sous vide et de la coulée continue;
Mais il ne peut être question, pour les motifs économi- ques déjà exposés ci-dessus, de superposer purement et simple- ment à la coulée continue, l'un ou l'autre des procédés de dégaza-;- ge par le vide tels qu'ils sont actuellement pratiqués dans l'in- dustrie; Cependant, ce n'est certainement pas le dégazage pro- prement dit, c'est-à-dire l'extraction par un vide relativement poussé, des gaz contenus dans l'acier, abstraction faite des au- tres frais, qui soit en principe coûteux ;
cette opération n'exige
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qu'une faible dépense d'énergie. Ce sont les faux frais inhérents à la marche essentiellement discontinue des procédés connus de dégazage, qui en rendent le pris prohibitif pour l'application en- vis agée.
L'inventeur a trouvé à ce problème une solution écono- iniquement acceptable qui consiste à combiner à la coulée conti- nue, un dégazage sous vide, lui-même effectué d'une manière essentiellement continue. Ceci ne peut d'ailleurs pas être réali- sé à partir des procédés de dégazage pratiqués jusqu'à présent, mais peut l'être aisément,suivant l'invention, à partir du procé- dé par siphon faisant l'objet de la présente invention. En effet, ce procédé, non seulement réalise le dégazage par voie conti- nue dans le siphon, mais il possède les caractéristiques indis- pensables pour s'adapter directement à l'alimentation d'une cou- lée continue : - le transvasement par siphon permet un réglage très précis du débit, en dépit de l'usure des conduites et orifices de coulée.
- le règlage précis de la température de coulée est facilement réalisable.
- le siphon met l'acier à l'abri de toute action de l'air, ce qui est, très important pour les aciers calmés.
- l'usage d'un siphon élimine tout passage de scories.
- le remplacement inéluctable des réfractaires du siphon n'est même pas de nature à rompre l'alimentation de la lingotière de coulée continue : il suffit de prévoir 2 siphons, et il est particulièrement simple de faire passer le débit de l'un à l'au- tre sans l'interrompre.
On se trouve donc en présence d'un procédé qui peut être exploité de façon réellement continue, ce qui n'a jamais pu être réalisé jusqu'à présent : les installations de coulée continue sont toujours arrêtées au bout de quelques heures pour la remise en ordre de marche des rigoles et autres réfractaires de coulée.
La fig. n 7 représente schématiquement et à titre exemplatif un dispositif réalisant la combinaison objet de l'inven. tion. 30 est la lingotière de coulée continue, 31 le dispositif d' entraînement. L'acier venant des fours est transporté par la po- che 32 et transvasé dans un réservoir intermédiaire 33, d'où il est siphoné dans la lingotière . Le réservoir intermédiaire doit permettre, par exemple par basculement, le réglage du niveau de l' acier. On a représenté en pointillés, un second ensemble de
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siphon et de réservoir auxiliaire destiné à relayer le premier pour permettre la. réparation des- réfractaires. Le siphon peut plonger dans la lingotière, ce qui réalise l'étanchéité nécessaire à 11 amorçage.
REVENDICATIONS Procédé de dégazage des métaux par livide, en particulier d l'acier, caractérisé en ce que le vide est réalisé dans la bran, che supérieure d'un siphon qui serf en même temps au trans- vasement du métal liquide de la poche de coulée ou même du four lui-même, dans une autre poche ou de préférence dans la ou les lingotières de coulée.
Procédé du genre mentionné sous 1, caractérisé en ce que les dimensions du siphon sont telles et l'opération de siphonage est conduite de telle façon que la branche supérieure du siphon ne contienne qu'une couche de métal liquide de faible épaisseur ce qui permet un dégazage rapide du métal.
Procédé du genre mentionné sous z, caractérisé en ce qu'on règle l'épaisseur de la couche de métal contenue dans la bran- che supérieure du siphon par un déplacement judicieux de la poche et/ou du siphon.
Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la branche ho- rizontale du siphon présente un ou plusieurs escaliers forman cascade, ce qui donne lieu à un dégazage beaucoup'plus parfait et permet un réglage plus simple de la vitesse de coulée.
Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la branche supé- rieure du siphon est munie d'un moyen de chauffage.
Procédé du genre mentionné sous 5, caractérisé en ce que le moyen de chauffage dont est munie la, branche supérieure du siphon est constitué par un ou plusieurs bâtons de graphite chauffépar courant électrique.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.