LU88250A1 - Procédé pour former un canal d'ecoulement d'un coulée - Google Patents

Description

PROCEDE POUR FORMER ON CANAL· D'ECOULEMENT D'UN TROP DE

COULEE

La présente invention concerne un procédé pour former un canal d'écoulement servant à soutirer un produit en fusion d'un récipient muni d'un trou de coulée, dans lequel on injecte lors de son obturation une masse de bouchage.

Il est connu de soutirer un produit en fusion d'un récipient à travers un trou de coulée et d'obturer celui-ci par injection d'une masse de bouchage lorsque l'opération de soutirage doit être interrompue ou est terminée. Cette technique est surtout appliquée sur des fours à cuve, et plus spécialement sur des hauts fourneaux.

Lors de la conduite d'un haut fourneau il est usuel de réaliser ou d'ouvrir un trou de coulée, de soutirer la fonte par une coulée qui dure environ 1,5 heures, de refermer ensuite le trou de coulée en injectant la masse de bouchage dans le trou de coulée et de reformer le trou de coulée pour réaliser la coulée suivante. La durée relativement limitée d'une coulée s'explique essentiellement par une usure rapide du trou de coulée. En effet, au cours d'une coulée le canal d'écoulement du trou de coulée est soumis à une érosion intense par le produit en fusion. Vu que la masse de bouchage résiste relativement mal à cette érosion, il s'ensuit que le diamètre du canal d'écoulement augmente rapidement, c'est-à-dire que le débit du produit en fusion augmente fortement au cours d'une coulée. Dans le cas d'un haut fourneau cette augmentation rapide du débit de la fonte réduit naturellement la durée d'une coulée, puisque le niveau de la fonte dans le creuset descend très rapidement en-dessous de l'embouchure du trou de coulée dans le creuset.

Il est rappelé qu'il est actuellement connu de former le canal d'écoulement d'un trou de coulée, obturé avec une masse de bouchage, selon deux procédés. Selon le premier procédé on fore, à l'aide d'un foret, le canal à travers la masse de bouchage durcie. Selon le deuxième procédé, on introduit dans la masse de bouchage, avant son durcissement complet, une tige de perçage qu'on retire, après durcissement de la masse de bouchage, pour former le canal d'écoulement. Dans les deux cas, le canal d'écoulement obtenu présente cependant une mauvaise tenue à l'érosion, ce qui entraîne une rapide augmentation du débit soutiré. L'objectif de la présente invention est de proposer un procédé pour former un canal d'écoulement servant à soutirer un produit en fusion d'un récipient muni d'un trou de coulée, dans lequel on injecte lors de son obturation une masse de bouchage; ledit procédé permettant d'avoir une augmentation moins rapide du débit soutiré due à l'érosion dudit canal d'écoulement.

Ce but est atteint par un procédé dans leguel: l'on introduit un corps oblong, préformé en matériau(x) réfractaire(s) de façon à avoir une bonne résistance à l'érosion par le produit en fusion, axialement dans la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée, et l'on ouvre ledit canal d'écoulement axialement à travers ce corps oblong préformé.

Un avantage essentiel du procédé proposé est que ledit corps oblong en matériau(x) réfractaire(s) peut être préformé et traité dans un atelier, en profitant des procédés connus pour conférer à un tel corps une très bonne résistance à l'érosion par le produit en fusion. On obtient ainsi un canal d'écoulement qui a au niveau de ce corps oblong une résistance à l'érosion qu'on ne saurait obtenir avec une masse de bouchage qui durcit sur place dans le trou de coulée. Puisqu'au niveau de ce corps oblong, le canal d'écoulement s'érode moins vite, il subsiste un étranglement du flux de produit en fusion, qui limite encore le débit de soutirage, lorsque le canal d'écoulement dans la masse de bouchage est déjà fortement érodé.

Dans le cas d'un haut fourneau on sait ainsi augmenter de façon appréciable la durée des différentes coulées, ce qui permet, par exemple, d'avoir un niveau de fonte moins variable dans le creuset et de favoriser la décantation dans la rigole d'écoulement. De plus, un espacement des bouchages du trou de coulée permet de réaliser des économies de main-d'oeuvre et de réduire la consommation de masse de bouchage, de forets et/ou de tiges de perçage.

Il sera aussi noté que la mise en oeuvre du procédé peut très bien se faire à l'aide des machines déjà présentes autour du haut fourneau. Le corps oblong peut par exemple être introduit à l'aide de la boucheuse, c'est-à-dire qu'il est propulsé comme un piston par la masse de bouchage injectée ou que le piston de la boucheuse prend appui sur lui. L'ouverture dudit canal d'écoulement axialement à travers ledit corps oblong peut se faire par exemple par forage, à l'aide d'un foret classique entraîné par la foreuse déjà présente. Ce forage s'effectue alors lorsque le corps oblong est en place dans la masse de bouchage déjà durcie. Pour éviter le contact du foret avec le produit en fusion, le percement du canal d'écoulement vers le produit en fusion peut être réalisé à l'aide d'un ciseau pointu ou d'une barre de frappe.

Ledit corps oblong peut être un corps plein, par exemple, un corps composite dans lequel la partie intérieure, ou l'âme, est formée d'un matériau moins dur que la partie extérieure, ou l'enveloppe. Il constitue cependant avantageusement un manchon, c'est-à-dire un corps oblong muni d'un canal axial préformé. Comme le canal d'écoulement dans ce manchon est préformé dans l'atelier, on peut le traiter pour lui conférer une meilleure résistance à l'érosion. Dans l'atelier il est par exemple possible d'appliquer au canal dans le manchon un traitement de surface, qui lui confère une meilleure résistance à l'usure par érosion. Il est aussi possible de conférer au canal d'écoulement préformé dans le manchon un profil particulier. On peut par exemple former un canal d'écoulement qui s'évase en direction de l'intérieur du recipient, afin de réduire l'érosion par le produit en fusion au niveau de la section d'entrée. On peut aussi former un canal dans ce manchon qui comporte une ou plusieurs chambres à sections plus importantes, provoquant une décélération du produit en fusion. Si on veut augmenter la perte de charge dans le canal du manchon, il est aussi possible de munir ce canal de saignées circonférentielles. Dans ce contexte il convient de souligner, qu'on a naturellement tout intérêt à avoir une proportion importante de la perte de charge totale dans ledit corps oblong préformé, afin de rendre le débit de coulée plus indépendant de l'état d'érosion du canal d'écoulement formé dans la masse de bouchage. Il va de soi que toutes ces variantes d'exécution du canal d'écoulement ne sont pas possibles, si ce dernier est formé dans la masse de bouchage selon un procédé classique.

Le canal préformé dans ledit manchon peut être obturé, préalablement à son introduction dans le trou de coulée, par une masse de bouchage, afin d'augmenter la résistance mécanique du manchon lors de cette opération. Lorsque le manchon est en place dans le trou de coulée ce canal doit alors être ouvert par forage .

Dans une exécution préférentielle du procédé proposé, on enfile un manchon sur une tige de perçage, on introduit la tige de perçage ensemble avec le manchon dans la masse de bouchage, de façon que le manchon soit agencé du côté de l'extrémité extérieure du trou de coulée, et que la tige de perçage traverse la masse de bouchage du côté de l'extrémité intérieure du trou de coulée pour pénétrer dans le produit en fusion. L'ouverture du canal d'écoulement s'opère alors de façon particulièrement simple, en extrayant la tige de perçage axialement à travers ledit manchon après durcissement de la masse de bouchage. Il sera aussi noté que le canal laissé par la tige de perçage dans la masse de bouchage a généralement une résistance à l'érosion supérieure qu'un canal foré à travers la masse de bouchage. En effet, lors de son enfoncement dans la masse de bouchage la tige compacte celle-ci. De plus, on ne risque pas d'abîmer la surface, éventuellement traitée, du canal du manchon lors de l'ouverture dudit canal d'écoulement.

Il sera noté que ledit manchon ne doit pas nécessairement être introduit de toute sa longueur dans le trou de coulée. Dans une exécution avantageuse, seulement une extrémité dudit manchon est introduite dans la masse de bouchage. De cette façon le manchon prolonge axialement le trou de coulée en-dehors de la paroi dudit récipient. On réduit ainsi l'énergie nécessaire à l'introduction du manchon dans le trou de coulée et on réduit surtout le temps nécessaire à la mise en oeuvre du procédé. Le trou de coulée ainsi formé comprend un canal intérieur, situé dans la paroi du récipient, et un conduit extérieur, constitué par le manchon, qui est situé dans le prolongement de l'axe du trou de coulée en-dehors de la paroi du récipient. Au niveau du canal intérieur, le canal d'écoulement est formé par la masse de bouchage durcie; cette partie du canal d'écoulement est par conséquent assez sensible à l'érosion. Au niveau du conduit extérieur, le canal d'écoulement est formé par le manchon, qui est de loin moins sensible à l'érosion; cette partie du canal d'écoulement représente dès lors une section d'étranglement qui réduit plus longtemps le débit de soutirage.

Selon une autre variante d'exécution, le manchon est fermé à une extrémité par un bouchon ayant la forme d'un pointeau. On enfile ce manchon sur une tige, de façon que la tige prenne appui sur le pointeau, et on enfonce à l'aide de la tige ledit manchon, pointeau à l'avant, dans la masse de bouchage jusqu'à pénétrer avec le manchon dans le produit en fusion. De cette façon l'embouchure du trou de coulée dans le produit en fusion est formée par le manchon en matériau réfractaire, qui se distingue par une bonne résistance à l'érosion. De préférence, le canal d'écoulement dans le manchon s'évase à l'endroit de son embouchure dans la matière en fusion, ce qui réduit encore davantage l'érosion à cet endroit critique. Il sera aussi noté que l'essentiel de l'effort d'introduction est directement transmis par la tige sur le pointeau.

Bien entendu on peut aussi enfiler plusieurs segments de manchon sur la tige, de façon à former un canal continu en matière réfractaire sur toute la longueur du trou de coulée.

Pour ouvrir ledit canal d'écoulement fermé par un bouchon, on retire la tige et l'on chasse le bouchon dans le récipient à l'aide d'une barre de diamètre plus faible que la tige. Dans une variante d'exécution, le bouchon fermant le manchon à son extrémité avant est constitué d'une matière qui se consomme en contact avec le produit en fusion. Dans ce cas il est cependant recommandé d'introduire entre le bouchon et la tige un matériau réfractaire, qui est chassé en-dehors du canal d'écoulement par la matière en fusion lorsqu'on retire la tige. On évite ainsi le contact direct entre le produit en fusion et la tige, qui pourrait gêner l'extraction de la tige et/ou constituer une source de fuites.

Il sera noté que, si on veut passagèrement interrompre une coulée sans devoir refaire le canal d'écoulement après cette interruption, on peut avantageusement utiliser le procédé suivant : - l'on monte sur une boucheuse un support muni d'une pointe centrale; - l'on enrobe cette pointe centrale d'une masse de bouchage; - à l'aide de la boucheuse l'on introduit la pointe centrale enrobée dans le canal d'écoulement ; - l'on comprime en même temps ladite masse de bouchage non encore durcie autour de l'embouchure du canal d'écoulement à l'aide du support entourant la pointe centrale; et - l'on maintient la boucheuse dans cette position jusqu'au moment lorsqu'on veut continuer la coulée.

Le corps oblong utilisé pour la mise en oeuvre du procédé proposé est par exemple un corps plein ou un manchon cylindrique ou tronconique en céramique réfractaire. Il est avantageusement muni de saignées circonférentielles qui forment des ancrages dans la masse de bouchage.

Dans une exécution préférentielle ledit corps oblong comprend: une gaine extérieure en métal réfractaire, qui est munie d'un canal tronconique s'évasent en direction de l'embouchure du trou de coulée dans ledit récipient, et un tube tronconique en céramique réfractaire, qui est ajusté dans le canal tronconique et traversé axialement par un canal.

La gaine extérieure en métal réfractaire confère audit corps oblong une meilleure résistance mécanique. Il sera noté que, dû à sa forme tronconique, le tube céramique ne peut pas être chassé de sa gaine extérieure par le produit en fusion qui le traverse. De plus, le tube réfractaire est toujours fermement pressé contre la gaine extérieure, même si celle-ci se dilate thermiquement davantage que le tube en céramique. Cette caractéristique évite efficacement l'infiltration de produits en fusion entre le tube en céramique et la gaine en métal réfractaire.

Pour faciliter l'introduction de ce manchon dans la masse de bouchage, la gaine extérieure décrit un tronc de cône qui s'amincit en direction de l'embouchure du trou de coulée dans ledit récipient.

La gaine extérieure en métal réfractaire est avantageusement munie d'une bride. A l'aide de cette bride le manchon peut alors être bloqué axialement dans le trou de coulée. Bien entendu ladite gaine extérieure peut elle aussi être munie de saignées circonférentielles d'ancrage.

Un manchon destiné à prolonger axialement le trou de coulée en-dehors de la paroi du récipient comprend avantageusement: un tube en céramique réfractaire traversé axialement par un canal, ledit tube comprenant une extrémité avant qui s'amincit en direction de l'embouchure du trou de coulée dans ledit récipient, une extrémité arrière, sensiblement plus longue que ladite extrémité avant, et une gaine en métal réfractaire entourant au moins partiellement ladite extrémité cylindrique arrière.

Ladite extrémité avant est elle aussi avantageusement munie de saignées circonférentielles. Reste à noter que dans tous les cas, certaines de ces saignées sont avantageusement remplies par un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur. Ce produit gonflant compacte la masse de bouchage autour du manchon et évite ainsi une percée du produit en fusion entre le manchon et la masse de bouchage. En même temps il constitue un ancrage supplémentaire du manchon dans la masse de bouchage.

Pour appliquer le procédé proposé, on utilise avantageusement un mécanisme de verrouillage axial, qui permet de bloquer le manchon axialement dans le trou de coulée. Dans une première exécution, ce mécanisme de verrouillage comprend par exemple plusieurs clavettes articulées avec une de leurs extrémités sur le blindage extérieur du récipient.

Une deuxième exécution du mécanisme de verrouillage axial est avantageusement utilisée dans le procédé dans lequel le manchon n'est introduit que partiellement dans la masse de bouchage. Dans cette exécution le manchon est rendu solidaire d'un support déplaçable entre une position en face du trou de coulée, dans laquelle il permet de bloquer le manchon axialement dans le trou de coulée, et une position à l'écart du trou de coulée, dans laquelle on peut enlever en toute sécurité le manchon de ce support. Ce support déplaçable est alors avantageusement connecté à de puissants moyens d'entraînement qui permettent de fournir l'effort nécessaire à l'extraction du manchon de la masse de bouchage durcie.

Des exemples d'application du procédé proposé et des modes d'exécution de dispositifs utilisés pour l'application du procédé proposé, sont décrits en détail ci-après, à titre d'exemple uniquement, en se basant sur les Figures en annexe, dans lesquels: - la Figure 1 montre une coupe à travers un four à cuve au niveau d'un trou de coulée, lors d'un premier exemple d'application du procédé proposé; - la Figure 2 montre une vue identique à la Figure 1, lors d'un deuxième exemple d'application du procédé proposé; - la Figure 3 montre une coupe à travers un premier mode d'exécution d'un manchon utilisé pour le procédé proposé; - la Figure 4 montre une coupe à travers un deuxième mode d'exécution d'un manchon utilisé pour l'application du procédé proposé; - la Figure 5 montre une coupe identique à celle des Figures 1 et 2, lors d'un troisième exemple d'application du procédé proposé; - la Figure 6 montre, dans une vue frontale du trou de coulée de la Figure 5, une première exécution d'un mécanisme de verrouillage; - la Figure 7 montre une vue d'en-haut du dispositif de la Figure 6; - les Figures 8 et 9 montrent, dans deux vues en plan schématiques , une variante d'exécution d'un mécanisme de verrouillage du manchon selon la Figure 5; - la Figure 10 montre une première exécution d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion issu du trou de coulée selon la Figure 5; - la Figure 11 montre une deuxième exécution d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion issu du trou de coulée selon la Figure 5; - les Figures 12 et 13 montrent des sections à travers un bouchon d'obturation pour un trou de coulée réalisé selon le procédé proposé.

Les Figures 1, 2 et 5 montrent des sections longitudinales à travers un creuset 8 d'un four à cuve, par exemple un haut-fourneau. La référence 10 indique le produit en fusion qui s'est accumulé dans le creuset 8. Dans le cas d'un haut-fourneau il s'agit bien entendu de la fonte en fusion. Le creuset représenté est délimité par une paroi 12 comprenant de façon connue en soi un garnissage réfractaire 14, des panneaux de refroidissement 16 munis d'un enrobage réfractaire 18, ainsi qu'une chemise de blindage extérieure 20.

La référence 22 indique de façon globale un trou de coulée par lequel se fait le soutirage de la matière en fusion 10. Au niveau du trou de coulée le blindage extérieur 20 forme une sorte de lunette ou chapelle 24 qui met à nu le garnissage réfractaire 14. Il sera noté que dans un haut-fourneau la paroi 12, qui ne comprend à cet endroit pas de panneaux de refroidissement, peut avoir une épaisseur de l'ordre de 3 mètres et plus.

Le trou de coulée 22 est constitué de façon connue en soi d'un percement 26, généralement oblique, réalisé à travers le garnissage réfractaire 18. Dans le cas des hauts-fourneaux existants ce percement 26 dans le réfractaire 18a par exemple un diamètre de l'ordre de 80 à 120 mm. Ce percement 26 est fermé de façon connue en soi à l'aide d'une masse de bouchage 28 gui est injectée à l'aide d'une boucheuse, sous pression élevée, dans le percement 26. Il est généralement admis qu'à l'endroit où le percement 26 pénètre dans le creuset 8, la masse de bouchage excédentaire injectée dans le percement 26 constitue une sorte de champignon 30, qui protège le garnissage réfractaire 14 contre une érosion trop importante à l'embouchure du percement 26 dans le creuset 8.

Un premier exemple d'application du procédé proposé est décrit à l'aide de la Figure 1. On voit qu'un manchon 32 est emmanché sur une tige de perçage 34, qui est munie d'une extrémité avant 36 et d'une extrémité arrière 38. L'extrémité avant 36 de la tige 34 a une longueur qui est sensiblement égale à la longueur du percement 26. Elle est séparée de l'extrémité arrière 38 par un collet 40, sur lequel le manchon 32, qui est emmanché sur l'extrémité avant 36, prend appui. Il sera noté que la longueur du manchon 32 est inférieure à la longueur de l'extrémité avant 36.

La tige de perçage 34 munie du manchon 32 est enfoncée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, dans la masse de bouchage 28 avant durcissement de cette dernière. Pour faciliter l'introduction du manchon 32, il est recommandé d'injecter dans la dernière partie du percement 26 une masse de bouchage à durcissement lent.

Sur la Figure 1, la tige et le manchon 32 sont représentés dans la position qu'ils occupent en fin de la phase d'introduction. L'extrémité avant 36 de la tige 34 pénètre avec sa pointe 42 à travers le champignon 30 dans la matière en fusion 10 où la pointe 42 se consomme. La partie de l'extrémité avant 36 qui est enrobée par la masse de bouchage 28 bloque efficacement une pénétration de la matière en fusion 10 dans le manchon 32.

Pour ouvrir le trou de coulée, la tige 34 est retirée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, à travers le manchon 32, qui reste en place dans la masse de bouchage 28. Le canal d'écoulement pour la matière en fusion 10 comprend dès lors une première partie, constituée par le canal laissé par la tige 10 dans la masse de bouchage, et une deuxième partie, constituée par le manchon 32. Or, le manchon 32 est constitué d'un matériau réfractaire ayant une résistance élevée à l'usure par érosion lorsqu'il est en contact avec la matière en fusion. Il s'ensuit que la deuxième partie du canal d'écoulement a une excellente résistance à l'usure, et que la durée de vie du trou de coulée est sensiblement augmentée. En d'autres termes, le trou de coulée débite plus longtemps avec un débit plus régulier.

Un deuxième exemple d'exécution du procédé proposé est décrit à l'aide de la Figure 2. Dans cet exemple on utilise une tige 34' quasi identique à la tige de perçage 34 décrite plus haut. Plusieurs segments de manchon 32' sont enfilés sur l'extrémité avant 36' de la tige 34', de façon à former un seul manchon 32' qui prend appui axialement sur le collet 40' de la tige 34' et dont la longueur est légèrement supérieure à la longueur de l'extrémité avant 36' de la tige 34' . Un bouchon 44 forme l'ouverture frontale du manchon 32'. Ce bouchon 44 a la forme d'un pointeau et est par exemple constitué d'un matériau réfractaire ayant une bonne résistance mécanique. Il sera noté que le bouchon 44 prend directement appui sur l'extrémité avant 36' de la tige 34'. Contrairement à la tige 34, la tige 34' ne possède en effet plus de pointe 42, mais se termine par une surface d'appui plane pour le bouchon 44.

La tige de perçage 34' munie du manchon segmenté 32' est enfoncée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, dans la masse de bouchage 28 avant durcissement de cette dernière. Il sera noté que la tige 34' transmet l'effort de pénétration directement au pointeau 44, sans passer par le manchon 32'. Ce dernier est par conséquent uniquement exposé au frottement lors de sa pénétration dans la masse de bouchage 28. Sur la Figure 2 la tige 34' et le manchon 32' sont représentés dans la position qu'ils occupent en fin de la phase d'introduction. Le pointeau 44 pénètre à travers le champignons 30 dans la matière en fusion 10. Il bloque efficacement une pénétration de la matière en fusion 10 dans le manchon 32'.

Pour ouvrir le trou de coulée, il suffit alors de chasser le pointeau 44 à l'intérieur du creuset 8, par exemple avec une barre plus longue et plus mince que l'extrémité avant 36' de la tige 34'. Il est cependant aussi envisageable de travailler avec un pointeau 44 qui se consomme automatiquement dans la matière en fusion 10. Dans le cas de la fonte on peut par exemple utiliser un pointeau en fonte. Si le matériau de la tige 34' ne résiste pas au contact avec la matière en fusion 10, il y a un danger de déformation de la tige 34' qui est en contact direct avec la matière en fusion, lorsque le pointeau 44 s'est consommé. Cette déformation de la tige 34' peut conduire à une impossibilité de retirer cette dernière, sans abîmer sérieusement le canal du manchon 32'. Afin d'éliminer ce risque, il est recommandé d'introduire entre la tige 34' et le pointeau 44 auto-consommable, un matériau d'isolement empêchant le contact direct entre la matière en fusion 10 et la tige 34', lorsque le pointeau 44 s'est consommé dans la matière en fusion 10. Lors de l'ouverture du trou de coulée, par rétraction de la tige 34' à travers le manchon 32', la matière en fusion chasse ce matériau d'isolement. Il sera noté que ce matériau réfractaire d'isolement peut être un corps solide, c'est-à-dire une sorte de cartouche réfractaire introduite dans le canal du dernier segment du manchon 32', ou un sable. Dans les deux cas l'effort d'enfoncement est transmis par la tige 34' à travers le matériau réfractaire d'isolement au pointeau 44.

Par rapport à l'application décrite à l'aide de la Figure 1, l'application décrite à l'aide de la Figure 2 a l'avantage de fournir un trou de coulée qui présente sur toute sa longueur une résistance à l'usure accrue. Le dernier des manchons 32' traverse de préférence le champignon 30 et retarde ainsi l'érosion à cet endroit particulièrement exposé.

La Figure 3 montre un premier mode d'exécution d'un manchon. Il s'agit plus précisément d'un manchon composite 50 comprenant une gaine extérieure 52 en acier réfractaire et une gaine intérieure 54 en céramique réfractaire. Afin de faciliter l'introduction du manchon dans la masse de bouchage 28, la gaine extérieure 52 a la forme d'un tronc de cône, dont la section diminue en direction d'introduction du manchon 50 dans la masse de bouchage. Cette gaine extérieure 52 définit un canal tronconique 56 dont la section augmente en direction du creuset 8. La gaine intérieure 54 définit un tronc de cône ajusté dans le canal tronconique 56 et muni d'un canal cylindrique 58. Il s'ensuit que la matière en fusion 10 qui s'écoule à travers le canal 58 et qui exerce un frottement important sur ce dernier, presse la gaine intérieure 54 fermement dans la gaine extérieure 52. Cette dernière est d'ailleurs avantageusement munie d'une bride 60, qui permet de bloguer le manchon 50 axialement, par exemple de l'aide de deux clavettes telles que montrées sur la Figure 6. Des oeillets 62 et 64 fixées sur la bride 60 permettent de retirer le manchon 50 du trou de coulée 22, lorsque la gaine intérieure 54 est usée. Il sera noté que pour enfoncer le manchon 50 dans la masse de bouchage 28, le collet 40 de la tige 34 prend de préférence exclusivement appui sur la bride 60 et non sur la gaine intérieure 54 qui est légèrement en saillie par rapport à la bride 60. A cette fin le collet 40 est muni d'un évidement annulaire 66 dans lequel la partie en saillie de la gaine intérieure 54 peut pénétrer.

La Figure 4 montre, un deuxième mode d'exécution d'un manchon. Ce manchon 80 est un manchon cylindrique en céramique réfractaire. Afin d'assurer son ancrage dans la masse de bouchage 28, sa surface cylindrique 82 est munie de plusieurs saignées circonférentielles 83, 84, 85, 86. Sur la Figure 4 les saignées 83 et 85 sont remplies d'un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur. On crée ainsi des couronnes d'ancrage 48 qui sont en saillie par rapport à la surface cylindrique 82. Ces couronnes d'ancrage 88 constituent aussi des barrières pour éviter une percée de la matière en fusion le long de la paroi extérieure 82. Reste à noter que des saignées, avec ou sans produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur, pourraient bien entendu aussi être aménagées dans la paroi extérieure de la gaine 52 en acier réfractaire de la Figure 3.

Un troisième exemple d'exécution du procédé proposé est décrit à l'aide de la Figure 5. Dans cet exemple on introduit un manchon 100, comportant une extrémité tronconique 102 et une extrémité cylindrique 104, avec l'extrémité tronconique 102 dans la masse de bouchage 28 non encore solidifiée. Il sera noté que la longueur de la partie tronconique 102, qui pénètre dans la masse de bouchage, ne représente qu'une fraction relativement petite de la longueur totale du manchon 100. L'extrémité cylindrique 104 du.manchon 100, qui n'est pas enfoncé dans la masse de bouchage 28, constitue dès lors un prolongement axial du trou de coulée proprement dit en-dehors de la paroi 12. Elle est de préférence munie d'un fourreau 106 en acier réfractaire, pour augmenter la résistance mécanique du manchon 100 fixé en porte-à-faux dans le trou de coulée 22. Un collet 108 sépare l'extrémité tronconique 102 de l'extrémité cylindrique 104. Ce collet 108 prend alors appui sur une bride 110 du fourreau 110, qui est bloqué axialement, par exemple à l'aide de deux clavettes 112 et 114, sur la chapelle 24. La Figure 6 représente une exécution dans laquelle les clavettes 112 et 114 sont articulées avec une extrémité sur la chapelle 24. Il est bien entendu possible de munir les clavettes 112, 114 d'un mécanisme d'entraînement qui permet un verrouillage à distance de la bride 110.

Il sera encore noté que l'extrémité tronconique 102 est avantageusement munie de saignées circonférentielles qui sont remplies d'un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur. Lors du gonflage de ce produit, la masse de bouchage 28 est compactée autour de l'extrémité tronconique 102, ce qui réduit le risque d'une percée de la matière en fusion 10 entre le manchon en céramique 100 et la masse de bouchage 28.

Pour mettre en place le manchon 100, on enfile ce dernier de préférence sur une tige de perçage 34 qui est enfoncée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, avec son extrémité avant 36 dans la masse de bouchage 28, avant solification de celle-ci. Un collet 40 de la tige 34 prend appui sur le fourreau 106 pour exercer un effort axial sur le collet 108 du manchon 100, afin de faire pénétrer l'extrémité tronconique 102 de celui-ci dans la masse de bouchage 28. Pour ouvrir le trou de coulée 22 il suffit alors de retirer la tige 34 à travers le manchon 100, par exemple à l'aide de ladite machine de perçage.

Il sera noté que l'exécution de la Figure 5 ne renforce pas la résistance à l'érosion du canal d'écoulement au niveau de la paroi 112 du four à cuve. Le manchon 100 crée en aval de ce canal intérieur une perte de charge linéaire qui réduit le débit de produit en fusion 10. Vu que le manchon 100 a une résistance à l'érosion qui est de loin supérieure à la résistance à l'érosion de la masse de bouchage 28, on obtient des temps de coulée plus long avec des débits plus faibles et plus réguliers.

Lorsque le manchon en céramique 100, respectivement le trou de coulée lui-même, sont trop usés, le verrouillage axial de la bride 110 est enlevé et le manchon 100 est retiré. Afin d'interrompre préalablement le jet de matière en fusion à travers le manchon 100, il est recommandé d'injecter, à l'aide d'une boucheuse connue en soi, dans le manchon 100 de la masse de bouchage, et de maintenir la boucheuse en appui sur l'extrémité cylindrique 104 du manchon 100, jusqu'à ce que la masse de bouchage se soit solidifiée à l'intérieur du manchon 100. Après avoir retiré le manchon 100, le trou de coulée est définitivement bouché en injectant de la masse de bouchage dans ce dernier à l'aide de la boucheuse. Pour préparer la coulée suivante il suffit alors d'introduire une nouvelle tige de perçage 34 avec un nouveau manchon 100, avant durcissement complet de la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée.

Pour simplifier le verrouillage et le déverrouiliage du manchon 100 on peut utiliser un support déplaçable qui permet à la fois de bloquer le manchon 100 axialement dans le trou de coulée, de l'extraire au moment voulu et de le transporter dans une position à l'écart du trou de coulée, dans laquelle il peut être retiré en toute sécurité de son support déplaçable. Un mode d'exécution d'un tel support déplaçable est montré sur les Figures 8 et 9. Il comprend un bras 120 qui est articulé avec une extrémité sur un axe de pivot 122, installé à proximité du four à cuve représenté par son blindage 20. Avec l'autre extrémité le bras 120 peut être rendu solidaire du manchon 100, par exemple à l'aide d'une pince 124, qui est engagée axialement entre deux épaulements juxtaposés 126 et 128 de la gaine en métal réfractaire 106 du manchon 100.

La Figure 8 montre le bras 120 dans une position dans laquelle il bloque le manchon 100 axialement dans le trou de coulée représenté par son axe 22' . Pour développer l'effort nécessaire au blocage du manchon 100, le bras de support 120 est par exemple muni d'un bras de levier 130 qui est connecté à un vérin hydraulique, représenté schématiquement par la référence 132. Ce vérin 132 peut aussi développer l'effort nécessaire à l'extraction du manchon 100 de la masse de bouchage durcie.

La Figure 9 montre le bras 120, après extraction du manchon 100, dans une position de garage dans laquelle l'accès axial au trou de coulée est libéré. Dans cette position le manchon 100 peut être enlevé en toute sécurité de la pince 124. Au lieu d'utiliser un bras articulé pour supporter le manchon 100, on pourrait bien entendu aussi utiliser un support déplaçable dans l'axe 22' du trou de coulée, à condition que les contraintes spatiales au niveau du trou de coulée le permettent.

Le trou de coulée de la Figure 5 est avantageusement muni d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion sortant du manchon 100. Le but principal de ce dispositif est de freiner le produit en fusion et de le canaliser dans une rigole d'écoulement 204. Un premier mode de réalisation d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion est montré sur la Figure 10. Ce dispositif comporte un chariot de support 200 installé, en face du trou de coulée 26, sur un plan incliné 202 au-dessus de la rigole 204, et un conduit de déflexion 206 fixé sur ce chariot support 200. Le conduit de déflexion 206 est un conduit en col-de-cygne définissant un canal d'écoulement 208 gui a une section de passage de loin supérieure à la section de passage du manchon 100. Ce dernier débouche avec son extrémité libre dans une extrémité du conduit de déflexion 206. L'autre extrémité du conduit de déflexion 206 débouche quasi tangentiellement dans la rigole 204. De cette façon on n'évite pas seulement la formation d'éclaboussures et de fumées, mais on prévient aussi la formation de remous dans la rigole 204 et on augmente ainsi la durée de vie de celle-ci. Dans le cas du haut fourneau, la longueur de la rigole principale, dans laquelle peut avoir lieu séparation de la fonte et du laitier, est de cette façon sensiblement augmentée.

Un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion est montré sur la Figure 11. Ce dispositif comporte un chariot support 220, installé, en face du trou de coulée, sur un plan incliné 222 au-dessus de la rigole 204, et un caisson de déflexion 224 fixé sur ce chariot support 222. Ce caisson de déflexion 224 est de préférence constitué de plusieurs pièces réfractaires, par exemple deux bases 226 et 228 reliées par des parois latérales pour former un caisson à section rectangulaire. Ce caisson 224 pourrait cependant aussi constituer un cylindre creux. Il sera noté que sur la Figure 11 seules les parois inférieures et supérieures 232 et 230 sont montrées. Ces pièces sont par exemple assemblées par emboîtement et fixées par des tirants 234. La base 226, qui fait face au trou de coulée 26, est munie d'un orifice de passage 238 pour l'extrémité libre du manchon 100. Cet orifice 238 est de préférence muni d'un labyrinthe pour réduire le risque d'une fuite du produit en fusion en entre le manchon 100 et l'orifice de passage 238. L'extrémité libre du manchon 100 pourra être munie d'un diffuseur qui provoque l'éclatement du jet de produit en fusion. La base opposée 228 sert de surface de déflexion 239 au jet sortant du manchon 100. Du côté de cette base 228, la paroi réfractaire 232 est munie d'un orifice de sortie 240 pour le produit en fusion dévié par la surface de déflexion 239 qui surplombe l'orifice 240. Il sera noté que la paroi réfractaire 232, qui sert de fond au caisson 224, a une légère pente descendante en direction de l'orifice 240. Dans l'orifice 240 est agencé une sorte d'entonnoir qui est prolongé par un conduit 244 jusqu'au niveau de la rigole 204, dans laquelle il débouche quasi tangentiellement.

Dans les deux cas le plan incliné, dont la pente correspond approximativement à la pente du manchon 100, permet d'extraire sans problème le dispositif de déflexion et décélération en-dehors du manchon 100, afin de pouvoir échanger ce dernier. Il va de soi que les chariots 202 et 220 pourraient bien entendu être munis de moyens d'entraînement permettant de commander leur déplacement à distance.

Reste à noter que le caisson 224 est avantageusement muni d'au moins d'une tête d'injection pour un produit de traitement du produit en fusion. Sur la Figure 4 une telle tête d'injection est représentée schématiquement par la référence 250, tandis que la référence 252 représente schématiquement un réseau de distribution d'un produit de traitement gazeux, liquide ou pulvérulent. A proximité de la surface de déflexion 139 la turbulence du produit en fusion est particulièrement élevée, ce qui garantit un mélange très homogene du produit de traitement et du produit en fusion. Un raccordement analogue pourra être prévu pour un gaz inerte, ce qui permet de créer dans le caisson 224 une atmosphère inerte en cas de besoin. Il sera aussi noté que la durée de vie du dispositif de déflexion et de décélération des Figures 10 et 11 pourra être augmentée par un système de refroidissement adéquat.

Pour pouvoir interrompre la coulée passagèrement lorsque le canal d'écoulement, réalisé selon le procédé proposé n'est pas encore complètement usé, on utilise avantageusement un bouchon tel que représenté sur les Figures 12. et 13. Un tel bouchon comporte un support 250 muni d'une pointe centrale 252. Le support 250 est monté sur le nez 254 de la boucheuse et la pointe centrale 252 est enrobée d'une masse de bouchage 256. Avant solidification de cette masse de bouchage 256, la boucheuse 254 introduit la pointe 252 axialement dans le canal 258 du manchon réfractaire 260 (cf. Figure 13). La masse de bouchage 256 comprimée entre le support 250 et le manchon 260 et pénétrant partiellement dans le canal 258 assure alors, ensemble la pointe 252, une obturation du trou de coulée. Pour ouvrir de nouveau ce dernier, il suffit de reculer le nez 254 de la boucheuse. La pression du produit en fusion dans le canal 258 est en effet généralement suffisante pour chasser la masse de bouchage 256 qui a durci dans le canal 258.

Claims (33)

1. Procédé pour former un canal d'écoulement servant à soutirer un produit en fusion (10) d'un récipient (8) à travers un trou de coulée (22), dans lequel on injecte lors de son obturation une masse de bouchage (28), caractérisé en ce que: l'on introduit un corps oblong, préformé en matériau(x) réfractaire(s) de façon à avoir une bonne résistance à l'érosion par le produit en fusion, axialement dans la masse de bouchage (28) injectée dans le trou de coulée (22), et - l'on ouvre ledit canal d'écoulement axialement à travers ledit corps oblong.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fore ledit canal d'écoulement axialement à travers ledit corps oblong lorsque ce dernier est en place dans la masse de bouchage (28) durcie.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps oblong est un manchon (32, 32', 100), avec un canal d'écoulement préformé.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que: l'on enfile un manchon (32) sur une tige de perçage (34), l'on introduit la tige de perçage (34) ensemble avec le manchon (32) dans la masse de bouchage (28), de façon que le manchon (32) soit agencé du côté de l'extrémité extérieure du canal d'écoulement et que la tige de perçage (34) traverse la masse de bouchage (28, 30) pour pénétrer dans le produit en fusion (10), et l'on extrait la tige de perçage (34) axialement à travers ledit manchon (32), après durcissement de la masse de bouchage (28), pour ouvrir ledit canal d'écoulement.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on enfonce le manchon (100) avec une extrémité (102) dans la masse de bouchage (28), de façon qu'il prolonge axialement le canal d'écoulement en-dehors d'une paroi (12) du récipient (8), et en ce que l'on bloque axialement le manchon (100) dans cette position.

6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon (32') est fermé à une extrémité par une bouchon (44) ayant la forme d'un pointeau, en ce que l'on enfile le manchon (32') sur une tige (34') de façon que la tige prenne appui sur le pointeau (44), en ce que l'on enfonce à l'aide de la tige (34') ledit manchon (32'), pointeau (44) à l'avant, dans la masse de bouchage (28) jusqu'à pénétrer avec le manchon (32') dans le produit en fusion (10).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on enfile plusieurs segments de manchon (32') sur la tige (34'), de façon à former un canal continu en matière réfractaire sur toute la longueur du trou de coulée (26).

8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, pour ouvrir ledit canal d'écoulement l'on retire la tige (34') et l'on chasse le bouchon (44) à l'aide d'une barre de diamètre plus faible que la tige (34') dans le récipient (8).

9. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le bouchon (44) se consomme en contact avec le produit en fusion (10).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on introduit entre le bouchon (44) et la tige (34') un matériau réfractaire, chassé en-dehors du canal d'écoulement par la matière en fusion (10) lorsqu'on retire la tige (34').

11. Procédé selon 1'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, dans le but d'interrompre passagèrement la coulée, - l'on monte sur une boucheuse (254) un support (250) muni d'une pointe centrale (252), - l'on enrobe la pointe centrale (252) d'une masse de bouchage (256), - l'on introduit la pointe centrale (252) axialement dans l'extrémité avant du canal d'écoulement - l'on comprime la masse de bouchage (256) autour de l'embouchure du canal d'écoulement à l'aide du support (250) monté sur la boucheuse (254), et - l'on maintient la boucheuse (254) dans cette position jusqu'au moment lorsqu'on veut continuer la coulée.

12. Corps oblong pour réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un corps cylindrique ou tronconique en céramique réfractaire, traité de façon à avoir une résistance élevée à l'érosion par le produit en fusion (10).

13. Corps oblong selon la revendication 11, caractérisé par des saignées circonférentielles.

14. Manchon pour réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un tube cylindrique (80) ou tronconique en céramique réfractaire traversé axialement par un canal et traité de façon à avoir une résistance élevée à l'érosion par le produit en fusion (10).

15. Manchon pour réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé par une gaine extérieure (52) en métal réfractaire, munie d'un canal tronconique (56) qui s'évase en direction de l'intérieur dudit récipient (8), et par un tube tronconique (54) en céramique réfractaire, traité de façon à avoir une résistance élevée à l'érosion par le produit en fusion (10), qui est ajusté dans le canal tronconique (56) et traversé axialement par un canal (58).

16. Manchon selon la revendication 15, caractérisé en ce que la gaine extérieure (52) décrit un tronc de cône qui s'amincit en direction de l'embouchure du trou de coulée (26) dans ledit récipient (8).

17. Manchon selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la gaine extérieure (52) est munie d'une bride (60).

18. Manchon selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que la gaine extérieure (52) est munie de saignées circonférentielles.

19. Manchon pour réaliser le procédé selon la revendication 5, caractérisé par un tube en céramique réfractaire traversé axialement par un canal, ledit tube comprenant une extrémité avant (102) qui s'amincit en direction l'embouchure du trou de coulée (26) dans ledit récipient (8), une extrémité arrière (104), sensiblement plus longue que ladite extrémité avant (102), et par une gaine en métal réfractaire (106) entourant au moins partiellement ladite extrémité arrière (104).

20. Manchon selon la revendication 19, caractérisée en ce qu'un collet (108) est agencé entre ladite extrémité avant (102) et ladite extrémité arrière (104) dudit tube en céramique réfractaire, et en ce que ladite gaine en métal réfractaire (106) prend axialement appui avec un épaulement (110) sur ledit collet (108).

21. Manchon selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que ladite extrémité avant (102) est munie de saignées circonférentielles.

22. Manchon selon l'une quelconque des revendications 12, 18 ou 21, caractérisé en ce qu'au moins une des saignées circonférentielles est remplie d'un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur.

23. Mécanisme de verrouillage qui coopère avec la bride (60) du manchon (50) selon la revendication 17, ou 1'épaulement (110) du manchon (100) selon la revendication 20, de façon à bloquer axialement le manchon respectif (50, 100) dans le trou de coulée (26).

24. Mécanisme de verrouillage selon la revendication 23, caractérisé par deux clavettes (112, 114) articulées avec une de leurs extrémités sur le blindage extérieur (20, 24).

25. Trou de coulée d'un four à cuve, notamment d'un haut fourneau, comprenant un canal d'écoulement formé au moins partiellement dans une masse de bouchage (28) préalablement injectée dans le trou de coulée (26), caractérisé par un manchon (100) en matériau(x) réfractaire(s) qui est enfoncé avec une extrémité (102) dans la masse de bouchage (28), de façon à prolonger axialement le canal d'écoulement en-dehors d'une paroi (12) du four à cuve, par une mécanisme de verrouillage axial du manchon (100) dans cette position, et par un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion muni d'une embouchure pour le manchon (100).

26. Trou de coulée selon la revendication 25, caractérisé en ce que ledit mécanisme de verrouillage axial du manchon (100) comprend un support (120) déplaçable entre une première position en face du face du trou de coulée (22) et une deuxième position à l'écart du trou de coulée (22), des moyens (124) pour rendre le manchon (100) solidaire dudit support déplaçable (120), des moyens (132) pour bloquer ledit support déplaçable dans ladite première position et de verrouiller ainsi le manchon (100) axialement dans sa position, et des moyens d'entraînement (132) dudit support déplaçable, dimmensionnés pour délivrer l'effort nécessaire à l'extraction du manchon (100) de la masse de bouchage.

27. Trou de coulée selon la revendication 25, caractérisé en ce que le support déplaçable comprend un bras de support 120 qui est articulé autour d'un axe de pivot (122).

28. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 et 27, caractérisé en ce que les moyens (124) pour bloquer ledit support déplaçable dans ladite première position et lesdits moyens d'entraînement comprennent au moins un vérin hydraulique (132).

29. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 à 28, caractérisé en ce que les moyens pour rendre le manchon (100) solidaire dudit support déplaçable comprennent une pince (124) engageable axialement entre deux épaulements juxtaposés (126, 128) du manchon (100).

30.

Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 à 29, caractérisé en ce que ledit dispositif de déflexion et de décélération comprend un tube en col-de-cygne (206) muni d'une extrémité de sortie qui débouche quasi tangentiellement dans une rigole d'écoulement (204). 31 . Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 à 29, caractérisé en ce que ledit dispositif de déflexion et de décélération comprend un caisson (224), muni à une extrémité d'une embouchure (238) pour ledit manchon (100), à l'extrémité opposée d'une surface de déflexion (239) du jet de produit en fusion surplombant un orifice d'écoulement (240) pour le jet déflecté, et un conduit d'écoulement (242, 244) connecté avec une extrémité audit orifice d'écoulement (240) et débouchant avec l'autre extrémité dans une rigole d'écoulement (204).

32. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 30 et 31, caractérisé en ce que ledit dispositif de déflexion et de décélération est supporté sur un chariot (200, 220) coulissable sur un plan incliné (202, 222) qui est monté au-dessus d'une rigole d'écoulement (204) et qui a une pente sensiblement parallèle à l'axe défini par le manchon (100).

33. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 30 à 32, caractérisé en ce que ledit dispositif de deflexion et de décélération est muni d'une tête d'injection (250) connectée à un circuit de distribution (252) d'un produit gazeux, liquide ou pulvérulent. ]