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DISPOSITIF DE DOSAGE ET DE TRANSPORT D'UNE MASSE PULVERULENTE
La présente invention est relative à un dispositif pour doser une masse pulvérulente et la transporter jusqu'au dessus de la surface d'un bain de métal fondu dans une lingotière d'une installation de coulée continue.
Elle concerne également un procédé pour doser la masse pulvérulente à la surface du bain de métal au moyen du dispositif précité afin de former une couche de protection imperméable à l'air de manière à empêcher une oxydation du métal.
On connaît par le brevet belge Nô 638185, un procédé pour éviter des défauts de surface dans la coulée de boudins de métaux à point de fusion élevé et de leurs alliages dans lesquels un métal ou alliage de métaux en fusion est amené éventuellement par une busette dans une coquille ou lingotière, de manière à former dans cette coquille ou lingotière, un bain de métal (métaux) en fusion, ce bain recouvrant partiellement le boudin, et dans lequel on amène par une conduite au moyen d'un gaz neutre une masse de recouvrement pulvérulente que l'on dépose sur la surface du bain, cette masse formant une couche de protection destinée à éviter une oxydation à la surface du bain.
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Ce procédé connu ne permet pas de régler de façon précise, la quantité de masse pulvérulente à amener à la surface du bain ni, la vitesse de consommation de cette masse pulvérulente. La masse pulvérulente amenée à la surface du bain de métal en fusion forme une crasse liquide supportant éventuellement de la masse pulvérulente fraîche.
Lors de l'opération de coulée du métal, une partie de la masse pulvérulente transformée en une crasse liquide est emportée par le boudin de sorte que, pour obtenir une couche de protection suffisante afin d'éviter toute oxydation à la surface du bain, il est nécessaire d'amener de la masse pulvérulente fraîche de façon plus ou moins continue sur la surface du bain.
Si la quantité de masse pulvérulente amenée à la surface du bain est trop importante une couche épaisse de masse pulvérulente couvre la crasse liquide, et le métal en fusion, tel que de l'acier, risque alors de subir une surchauffe.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
Le dispositif selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une trémie pour recevoir la masse pulvérulente, la sortie de la trémie étant équipée d'un dispositif de dosage volumétrique connecté pour délivrer une quantité prédéterminée de matière pulvérulente dans une tuyauterie débouchant
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dans la lingotière au-dessus du niveau du bain de métal fondu, et des moyens pour injecter un courant de gaz inerte dans la tuyauterie afin de transporter la masse pulvérulente délivrée vers la lingotière. Suivant une particularité de l'invention, le dispositif de dosage volumétrique comprend au moins une écluse rotative entraînée par un moteur et comportant un corps présentant au moins une alvéole de volume prédéterminé pour contenir et délivrer des doses prédéterminées de matière pulvérulente.
Dans une forme d'exécution particulière, l'écluse rotative comporte une enveloppe extérieure cylindrique fixe à axe horizontal dans laquelle sont ménagées symétriquement par rapport à l'axe horizontal, une fenêtre supérieure communiquant avec la trémie et une fenêtre inférieure communiquant avec une tuyauterie, et un rotor cylindrique logé à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique et présentant deux alvéoles diamétralement opposées séparées par des segments cylindriques aptes à assurer une bonne étanchéité entre le rotor et l'enveloppe de l'écluse rotative.
A la surface du bain, la tuyauterie est munie d'un répartiteur s'évasant vers le bas et débouchant par un coude tangentiellement à la surface du bain de métal, juste au-dessus de celui-ci.
Le dispositif suivant l'invention permet
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ainsi d'assurer à la surface du bain une couche de protection constituée essentiellement par une crasse liquide et de maintenir à la surface du bain, au cours de la coulée, une couche de protection constante, ceci permettant d'assurer un meilleur degré de reproductibilité d'une séquence de coulée à une autre.
En outre, combiné à l'utilisation d'un ordinateur de contrôle de procédé, le dispositif suivant l'invention permet de tenir compte du niveau du bain de métal en fusion et de maintenir constante ou au contraire corriger l'épaisseur de la couche de protection selon les besoins, le type de masse pulvérulente, la vitesse de coulée et/ou la position de la busette immergée.
Le dispositif suivant l'invention permet également de régler le débit de la masse pulvérulente de manière à obtenir une masse de recouvrement sensiblement fondue, cette masse formant une crasse pratiquement liquide et exempte de masse pulvérulente sur le métal en fusion. Suivant l'invention, on règle le débit de masse pulvérulente amenée à la surface du métal en fusion en répétant les étapes suivantes : on remplit une alvéole du dispositif de dosage avec un volume déterminé de masse pulvérulente, on amène ladite alvéole en communication avec une tuyauterie d'amenée et on injecte un gaz inerte au moyen d'un injecteur en tête de la tuyauterie d'amenée, de manière à emporter ladite masse vers la surface du métal en fusion.
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D'autres particularités et détails du dispositif et du procédé suivant l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés.
La figure 1 est une vue schématique en bout d'une installation de coulée continue équipée d'un dispositif de dosage et de transport de matière pulvérulente selon l'invention ; la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle en élévation latérale du dispositif de dosage et de transport de matière pulvérulente montré à la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe transver- sale à plus grande échelle d'une écluse rotative exemplaire comprise dans le dispositif de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe longitu- dinale verticale de l'écluse rotative montrée à la figure 3 ; et les figures 5,6 et 7 sont des vues en bout, en élévation latérale et en plan d'un répartiteur de matière pulvérulente.
La figure 1 montre schématiquement une installation de coulée de boudins de métaux équipé d'un dispositif de dosage et de transport de matière pulvérulente selon l'invention. L'installation de coulée continue désignée dans son
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ensemble par le signe de référence 1 comprend : - une lingotière 2 dans laquelle on coule du métal en fusion provenant d'un répartiteur 3, cette coulée étant avantageusement réalisée au moyen d'une busette 4 ; - un système de guidage à rouleaux 4 destiné à guider un boudin 5 formé par la solidification du métal ; - des installations 6,6'd'oxycoupage reliées entre elles par des guides à rouleaux 8, ces installations étant destinées à couper le boudin 5 en barres 7 de dimension déterminée.
Le dispositif de dosage et de transport de masse pulvérulente selon l'invention est représenté schématiquement à la figure 2. Une trémie 10 est destinée à recevoir la masse pulvérulente à introduire dans les lingotières. La composition d'une masse pulvérulente capable d'éviter l'oxydation à la surface 26 du bain de métal en fusion contenu dans une lingotière 2 est décrite dans le brevet belge No 638.185 précité. La sortie de la trémie 10 est équipée d'un dispositif de dosage 11 qui débouche dans une tuyauterie 9 aboutissant dans la busette 4 d'un répartiteur 3 de coulée (dispositif connu en soi) monté à la sortie d'une poche de coulée.
Un mode de réalisation exemplaire du dispositif de dosage volumétrique 11 selon l'invention est représenté aux figures 3 et 4, la figure 3 montrant une coupe transversale et
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la figure 4 montrant une coupe longitudinale.
Comme on le voit en particulier à la figure 4, le dispositif exemplaire illustré alimente deux tuyauteries 9 de transport de masse pulvérulente en parallèle, ce qui permet d'obtenir un débit sensiblement constant de masse pulvérulente et/ou d'assurer une sécurité d'amenée de la masse pulvérulente à la surface 26 du bain dans la lingotière 2. Le dosage volumétrique de la masse pulvérulente délivré dans une tuyauterie 9 est assuré, selon l'invention, par au moins une écluse rotative 13 montée sur l'arbre 17 d'un moteur d'entraînement (non représenté).
Chaque écluse rotative 13 comprend une enveloppe cylindrique fixe 15 à axe longitudinal horizontal à l'intérieur de laquelle est logé un rotor 16 présentant au moins une alvéole 12 de volume prédéterminé. Dans le mode d'exécution exemplaire illustré aux figures 3 et 4, chaque rotor 16 comporte deux alvéoles 12 diamétralement opposées séparées par des segments cylindriques 14 aptes à assurer une bonne étanchéité entre le rotor et l'enveloppe cylindrique. L'enveloppe cylindrique fixe 15 présente deux fenêtres diamétralement opposées et s'étendant symétriquement par rapport à l'axe longitudinal BB'. La fenêtre supérieure 18 communique avec la trémie 10 et la fenêtre inférieure 19 communique avec une tuyauterie 9 par un réceptacle 29.
Le moteur entraîne le rotor 16 dans un mouvement de rotation autour de l'axe BB'.
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Lorsqu'une alvéole 12 se trouve en communication avec la trémie 10, elle en reçoit une quantité de matière pulvérulente et lorsque par suite de la rotation du rotor 16, cette alvéole se trouve en regard de la fenêtre 19, la dose de matière pulvérulente qu'elle contient tombe par gravité dans le réceptacle 29.
Le mouvement de rotation du rotor 16 autour de son axe BB'est avantageusement un mouvement de rotation saccadé, soit à sens unique ininterrompu, soit à sens alterné en va-et-vient comme symbolisé par les flèches R à la figure 3.
Un mouvement saccadé permet d'assurer un temps d'arrêt au moment où l'alvéole 12 supérieure se remplit de matière pulvérulente et au moment où elle en est débarrassée dans le réceptacle 29.
Les secousses créées par le mouvement saccadé de l'écluse rotative ont l'avantage de briser la cohésion de la matière pulvérulente et d'assurer un remplissage plus régulier et reproductible de l'alvéole 12 en communication avec la trémie 10.
Un temps d'arrêt permet également une décharge complète de l'alvéole 12 dans le réceptacle 29 et donne la possibilité de rincer l'alvéole 12 ouverte sur la tuyauterie 9 à l'aide d'un jet de gaz inerte.
Il va de soi que le même résultat pourrait être obtenu en imprimant un mouvement de rotation à l'enveloppe 15 par rapport au corps intérieur 16.
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Le dispositif de dosage selon l'invention permet ainsi de délivrer une quantité prédéterminée de matière pulvérulente dans le réceptacle 29 et la tuyauterie 9. La matière pulvérulente est alors transportée dans la tuyauterie 9 par un jet de gaz inerte, par exemple de l'azote, injecté dans le ou chaque réceptacle 29 par un injecteur 25. L'injecteur
25 est de préférence dirigé vers la fenêtre inférieure 19 de manière à chasser de l'alvéole
12 se trouvant en position inférieure, la matière pulvérulente qui adhérerait à la paroi de cette alvéole.
La tuyauterie 9 amène la matière pulvérulente dans une lingotière 2 au dessus du niveau 26 du bain de métal qui y est contenu afin de former une masse de recouvre- ment à la surface 26 du bain, cette masse de recouvrement pulvérulente formant une couche de protection servant à éviter une oxydation du métal à la surface du bain.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi la mise en oeuvre d'un procédé suivant lequel on règle le débit de masse pulvérulente de manière à obtenir une masse de recouvrement sensiblement fondue, cette masse formant une crasse pratiquement liquide et exempte de ma- tière encore pulvérulente sur la surface 26 du bain de métal.
Suivant ce procédé, on règle de façon indépendante le volume de masse pulvérulente à amener sur la surface 26 du bain et la vitesse d'amenée de cette masse pulvérulente. Pour obte- nir un tel réglage, on procède de préférence
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comme suit. On remplit l'alvéole 12 se trouvant en position supérieure avec un volume déterminé de matière pulvérulente. On imprime un mouvement de rotation relatif R entre le corps 16 de l'écluse 13 et l'enveloppe extérieure 15 de manière que l'alvéole 12 contenant la matière pulvérulente soit amenée en communication avec le réceptacle 29, et on injecte dans celui-ci un gaz inerte afin de transporter ladite masse pulvérulente vers la lingotière.
De préférence, on dirige un jet de gaz inerte vers la fenêtre inférieure 19 au moment où une alvéole 12 remplie de matière pulvérulente est amenée en position inférieure, afin de chasser la matière pulvérulente qui adhérerait à la paroi de l'alvéole 12, comme dit plus haut.
La tuyauterie 9 dans laquelle est réalisée le transport pneumatique de la matière pulvérulente, aboutit dans la lingotière au-dessus du niveau du bain de métal.
Les figures 5,6 et 7 illustrent un répartiteur vu en bout, en élévation latérale et en plan. Comme le montre la figure 5, la tuyauterie 9 est munie d'un répartiteur 20 s'évasant vers le bas et débouchant par un coude 21 tangentiellement à la surface du bain de métal juste au-dessus de celui-ci. Le coude 21 est raccordé au corps du répartiteur par une pente latérale 23 (figure 6). La vue en plan de la figure 7 montre que le courant de masse pulvérulente est réparti de chaque côté du répartiteur
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20 par des versants 27 d'un chaperon triangulaire 28.