Brevet FR2010451A1 — publié le 19700213

-1- La présents ir"/®xrfeicîa concerne im agent d'affinage de l'acier, à'"on type noOTeau, à introduire dans les moules de coulée et utilisable particulièrement en ooulée continue. Dans la coulée en source de lingots et autres produits3 5 la surface du bain d'acier en fusion contenu dans le moule de coulée s'oxyde par contact avec l'atmosphère* Pour éviter cette oxydation, il est de pratique courante de couvrir la surfacé de l'acier en fusion d'une couche de carbonate anhydre de sodium ou d'une autre matière thermiquement isolante. Le même problème dû 10 à l'oxydation se pose en coulée continue » On sait bien, en effet; que la surface de l'acier en fusion contenu dans un creuset.de coulée et la surface de l'acier en fusion contenu dans un moule sont sujettes à oxydation du fait de leur contact avec l'atmosphère. Les oxydes de fer et ceux des agents de désoxygénation, 15 et particulièrement les oxydes d'aluminium dans le cas des aciers calmés à l'aluminium, non seulement ont tendance à obturer le trou de coulée du creuset mais, d'autre part, sont entraînés dans l'acier coulé sous forme d'impuretés qui en diminuent la qualité. De plus, ces oxydes sont la cause de fuites d'acier en 20 fusion qui constituent l'inconvénient le plus important en coulée continue. L'un des objets de la présente invention est un agent d'affinage de l'acier, d'un type nouveau, qui empêche l'oxydation en surface du bain d'acier en fusion en coulée en lingotiè-25 res ou en coulée continue, et qui absorbe et élimine certaines inclusions non métalliques, inclusions de silice, d'alumine, ou similaires, lorsque ces inclusions viennent, par flottation, en surface du bain d'acier en fusion. La description qui va suivre, et le dessin annexé donné 30 surtout à titre d'exemple non limitatif, feront mieux comprendre comment la présente invention peut être .réalisée. Sur la dessin a:onerés la figure unique représente sa coupe verticale paî"si« l'un dispositif ûs coulée, coïitiûue montrant la position par rapport a la tabuiure de coules da la 35 couche de laitier formée par l'agent d'affinage de l'invention introduit continûment dans le métal coulé. Du point de vue technique, l'agent d'affinage utilisé doit satisfaire aux conditions ci-après : ©AD ORIGINAL 69 18910 2010451 '1 o 11 doit se mélanger aisément et rapidement à 18 acier fondu aïs. contact duquel il est mis. 2. Dès qu'il a été fondu, il doit se répandre rapidement'sur la surface de l'acier en fusion pour éviter que celle-ci soit en 5 contact avec l'atmosphère. 5. Sa viscosité doit, après qu'il a été mélangé à l'acier'"en fusion, être telle qu'il se répande en surface du bain d'acier» 4. 11 ne doit pas affecter défavorablement les propriétés de 1*3-ciar. "10 >. Si désiré, il doit réagir spontanément avec les inclusions non métalliques, inclusions de silice, d1 alumine ou autres simi-. laires, se trouvant dans l'acier en fusion de façon à les éliminer. 6. En coulée continue,.il doit non seulement recouvrir la sur- 15 face du bain d'acier en fusion mais aussi provoquer la forma- ■ tion d'une mince pellicule de laitier entre les'parois du moule et la surface extérieure des plateaux coulés de façon à empêcher un refroidissement trop rapide de celle-ci. C'est là une condition d'une importance toute particulière pour éviter 20 la formation de criques sur la surface des plateaux d'une largeur supérieure à 1.200 mm. 7. Il doit être peu coûteux. Ces conditions sont remplies dans l'agent a'affinage de l'invention dont les caractéristiques physiques et chimiques sont 25 les suivantes : A. Composition : . Ciment de Portland 35 à 65 % Spath-fluor (CaF?) 5 à 20 % Poudre de terre réfractaire (Chamotte) 20 à 40 % Carbonate anhydre de sodium 2 à 15 % .Poudre de graphite ou poussier de ) - . . 0 à 15 % BoraT • - . _ 2 à" 15 % Bo Granulométrie s . ■ La proportion des particules de l'agent d'affilée dont le diamètre est inférieur à 0,044 mm doit être supérieure à 50 C. Point d'ébullition compris entre 1.000 et 1.300°0S viscosité rsr. -g; ©AD ORfGfNAL 69 18950 -3- 2010451 comprise entre 10 et 1.000 Po en mélange avec l'acier en fusion. Le borax incorporé à l'agent d'affinage de l'acier de l'invention a pour effet d'abaisser son point de fusion et d'empêcher ainsi efficacement l'oxydation en surface du bain d'acier. 5 Cette protection est particulièrement désirable dans le cas de la coulée de certains aciers, des aciers calmés par exemple. L'agent d'affinage de l'invention s'utilise de la façon suivante. Dans le cas de coulée en source de produits divers, il 10 peut être utilisé, par exemple, à raison de 0,2 à 2,5 kg par tonne d'acier fondu et peut être mis dans des sacs en papier ou en résine synthétique gui sont ensuite placés dans le fond du moule ou suspendus dans celui-ci au moyen de fils d'acier fins. Lorsque l'acier en fusion est ensuite introduit dans le moule 15 par un canal de coulée réfractaire et vient en contact avec ces sacs, ceux-ci brûlent et l'agent d'affinage se répand sur la surface de l'acier en fusion qui s'élève progressivement dans, le moule. Le point de fusion de l'agent d'affinage de l'invention se situant entre 1.000 et 1.300°C et la température de-l'acier 20 en fusion étant en général supérieure à 1.3G0°G, cet agent d'affinage fond rapidement et recouvre immédiatement toute la surface du bain d'acier. Cet agent d'affinage ayant la propriété de former un laitier, lorsque les inclusions non métalliques contenues dans le bain d'acier en fusion atteignent par flottation le lai-25 tier formé par l'agent d'affinage, elles entrent immédiatement en réaction avec ce laitier et sont absorbées par lui. Dans le cas de la coulée en source de lingots d'acier calmé, l'emploi d'un agent d'affinage conforme à l'invention évite d'avoir à procéder à l'application habituelle d'un agent 30 de démoulage sur les faces intérieures du moule. De plus, les inclusions non métalliques, certaines criques dues à ces inclusions et certains défauts de surface dus au sable, et similaires, sont réduits. Le tableau I ci-après permet de comparer le nombre desdites criques dans une coulée en source d'acier à faible te-35 neur en carbone et calmé effectuée d'une part.selon le procédé habituel et d'autre part selon le procédé de l'invention. 69 189S0 2010451 TABLEAU I 5 10 La description qui va suivre se rapporte à l'emploi de 15 l'agent d'affinage nouveau de l'invention en coulée continue dans un appareil représenté schématiquement sur la figure unique du dessin annexé. Ainsi qu'on le voit sur cette figure, de l'acier en fusion 3 est introduit continûment dans un moule de coulée 2 par tubéreuset 1 muni d'une longue buse tubulaire de coulée 20 4. Lorsque la surface de l'acier en fusion atteint un niveau prédéterminé dans le moule 2, l'addition de l'agent d'affinage de l'invention est commencée. La position relative entre la couche de laitier 5 formée en surface par l'agent d'affinage et l'extrémité inférieure de la buse 4 est visible sur la figure. L'acier 25 fondu coulé se solidifie sous forme d'un plateau. L'agent d'affinage, du fait que son point de fusion est relativement bas, fond dès qu'il entre en contact avec la masse d'acier en fusion, recouvre la surface de celle-ci et l'empêche d'être oxydée par son contact avec l'atmosphère. Des analyses ont montré que l'agent 30 d'affinage de l'invention subit au cours de l'opération les modifications de composition indiqués au Tableau 2 ci-après. TABLEAU 2 Teneurs en % en • * SiO-- c: Al 2® 3 GaO CaF2 Ua20 C MnO A 1!origine 34,8 14,4 30,6 8,6 3,2 5,7 - Après fusion dans l'acier 35*7 15*7 29,42 8,28- 3,6 0,15 3,0 Agent d' affinage Carbonate anhydre de sodium Agent d'affinage de l'invention Caractéristiques des criques (moyennes de 5 mesures) Nombre moyen des criques par dm2 Longueur moyenne des cliques par dm^ 11,3 10,6 mm 4,2 6,1 mm Longueur maximale 5 mm 4 mm 69 18950 -5- 2010451 En raison du point de fusion des constituants de l'agent d'affinage de l'invention, celui-ci forme en surface du bain d'acier en fusion un laitier qui absorbe spontanément les impuretés non métalliques, silice, alumine, etc, contenues dans l'acier 5 et en assure l'élimination. Le laitier ainsi formé adhère en surface au plateau coulé et, par suite, ne demeure pas dans le moule. Il en résulte qu'il est nécessaire de procéder continûment à des apports d'agent d'affinage à raison de 0,3 à 1,2 kg par tonne d'acier fondu. 10 Dans le cas de la coulée continue de billettes et de blooms, l'emploi de l'agent d'affinage de.1'invention permet de réduire largement les défauts de surface des produits moulés. Il s'ensuit, ainsi que le montrent les tableaux 3 et 4 ci-après, une diminution sensible des pertes de métal à l'écroûtage desti-15 né à faire disparaître ces défauts de surface. TABLEAU 3 x ' 20 Sans utilisation de l'agent d'affinage de l'invention Avec, utilisation de l'agent d'affinage de l'invention Perte en % en poids à l'écroûtage 4,2 - ■ 0,3 j TABLEAU 4 xi Perte en % en poids à l'écroûtage Sans utilisation de l'agent d'affinage de l'invention Avec utilisation de l'agent d'affinage de l'invention 4,2 ; - 0,3 3E coulée continue de billettes de 115 x 115 mm sx coulée continue de plateaux de 1.600 x 200 mm. Lorsqu'il n'est pas^fait emploi de l'agent d'affinage 35 de l'invention, et dans le cas des aciers calmés à l'aluminium, la surface de l'acier en fusion contenu dans le moule tend, comme indiqué .précédemment,, à s'oxyder, au contact de l'atmosphère, et il se forme sur cette surface une couche de' crasses 69 18950 -6- 2010451 qui provoque des défauts de surface sur les produits coulés. Par contre, lorsqu'il est fait emploi de l'agent d'affinage de l'invention, celui-ci non seulement peut absorber ces crasses, mais encore empêcher leur formation. Par conséquent, l'emploi de l'a-5 gent d'affinage de l'invention permet d'améliorer d'une façon remarquable les conditions d'exécution des coulées continues et de réduire les pertes de métal à l'écroûtage des produits coulés, et, de plus, évite les obstructions de la buse de coulée qui se produisent fréquemment en coulée continue classique des aciers 10 calmés à l'aluminium. Dans la coulée continue de plateaux dont la largeur dépasse 1.200 mm, des criques longitudinales dues, aux contraintes thermiques apparaissent en surface des produits coulés. Par contre, s'il est fait emploi de l'agent d'affinage de l'invention, 15 celui-ci s'interpose entre les surfaces intérieures du moule et les surfaces extérieures du plateau et évite un refroidissement trop rapide de ces surfaces extérieures et, par suite, s'oppose à la formation de ces criques longitudinales dues aux contraintes thermiques» L'expérience a montré que5 en coulée 20 continue de plateaux d'une section de 200 x 1,600 mm effectuée sans emploi de l'agent d'affinage de l'invention, la fréquence d'apparition en surface des criques longitudinales se situe entre 10 et JO ^ Ci-après, divers exemples types de compositions de l'a-25 gent d'affinage de 1'invention„ Exemple 1 : Coulée de l'acier ordinaire Ciment Portland 44 % Spath-fluor 10 % Poudre réfractaire (brique de 30 chamotte pilée) 52 % Cendres sodiques 5 % Poussier de coke ou poudre de graphite 9 % Exemple 2 : Coulée des aciers calmés à 1'aluminium Ciment Portland 44 % Spath-fluor - 10 % Poudre réfractaire (brique de chamotte pilée) 32 % 69 18950 -7- 2010451 Gendres sodiques 5 °/° Poussier de coke ou poudre de graphite 9 % Exemple 3 : Coulée des aciers calmés à l'aluminium Ciment Portland 44 OL JO Spath-fluor 10 % Poudre réfractaire (brique de chamotte pilée) 32 % Cendres sodiques 5 °/° 10 Poussier de coke ou poudre de graphite 9 % Borax 10 % Exemple 4 - Coulée des aciers inoxydables Ciment Portland 44 % 15 Spath-fluor 19 % Poudre réfractaire (brique de chamotte pilée) 24 % Cendres sodiques 8 % Poussier de coke ou poudre 20 de graphite 5 % Exemple 5 ' Composition de l'Exemple 1 avec addition à raison de 0,01 à 5 °/° d'un agent moussant (vermiculite, mor-dénite ou résine synthétique moussante, par exemple). Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée 25 aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. 69 18950 -8- 2010451 - EEVMDICATIOHB - 1 - Agent d'affinage de l'acier comprenant 35 à 60 % de ciment Portland, 5 à 20 % de spath-fluor, 20 à 40 % de poudre de chamotte, 2 à 15 % de cendres sodiques et 2 à 15 % d'une 5 source de carbone, et dont plus de 50 % des particules ont un diamètre inférieur à 0,044 mm. 2 - Agent d'affinage de l'acier comprenant 35 à 60 % de • ciment Portlant, 5 à 20 % de spath-fluor, 20 à 40 % de poudre de chamotte, 0 à -15 % de cendres sodiques, 2 à 15 % d'une source 10 de carbone et 2 à 15 % de borax, et dont plus de 50 % des particules ont un diamètre inférieur à 0,044 mm. 3 - Agent d'affinage selon la revendication 1 dans lequel ladite source de carbone est soit- du poussier de coke, soit du graphite en poudre. 15 4 - Agent d'affinage selon la revendication 2 dans le quel ladite source de carbone est soit du poussier de coke, soit du graphite en poudre. 5 - Agent d'affinage selon la revendication 1 et auquel est ajoutée à raison de 0,01 à 5 % une substance moussante. 20 6 - Agent d'affinage de l'acier ayant la composition chimique suivante : Si02, 34,8 °/o\ A120^, 14,4 %; GaO, 30,6 %; CaP2, 8,0 %; ïTa20, 3,2 %; et G, 5,7 %.