Brevet FR2005142A1 — publié le 19691205

La présente invention concerne un procédé de fabricationg dans des installations de coulée continue de métaux, de brames coulées en acier doux effervescent destinées essentiellement à la fabrication de tôles laminées à froid pour châssis d'automobiles7 ainsi que du fer blanc. On entend généralement par aciers doux effervescents des aciers à teneur en carbone de 0,05 à 0,12% que l'on obtient par soufflage d'un bain de métal liquide avec de l'ozygene et qui émettent d'une manière continue, au cours de la coulée, des gaz dus à ltopydation (la combustion) du carbone par l'oxygène dissout dans l'acier, ce qui entraîne l"effervescence" de l'acier. L'intensité de l'effervescence de l'acier dépend de la quantité d'oxygèhe dissoute dans l'acier et de sa teneur en carbone et en manganèse. On @sait que ces aciers sont destinés à la fabrication par laminage à froid de tôles, aptes à lemboutissage profond, ceci étant lié, en outre, à des exigences spéciales en ce qui concerne l'état de surface de ces tôles (absence de pailles, d'inclusions non métalliques, de battitures, etc...). L'état de surface d'une tôle laminée à froid dépend de la qualité de la brame laminée. la brame doit présenter une crotte compacte d'au moins 10 mm d'épaisseur, à surface unie, sans plis accentués, inclusions de scories ou bavures. les lingots obtenus par coulée dans des lingotières de fonte possèdent une croûte extérieure compacte ayant la profondeur requise. Toutefois ces lingots présentent une hétérogénéité chimique et structurale notable, ce qui entraîne un rendement réduit en métal apte aux transformations subséquentes. Les procédés déjà connus de production de brames à partir d'aciers doux effervescents dans des installations de coulée continue prévoyaient le soufflage du bain de métal fondu avec de l'omygène Jusqu'd l'obtention de la teneur requise de l'acier en carbone., la désoxydation de acier dans une poche au moyen de ferro-manganèse jusqu'à l'obtention de la teneur requise de acier en manganèse, ainsi que la désoxydation à l'aluminium. La teneur de l'acier en oxygène variait dans ce cas entre de larges limites (de 0,025 à 0,050%), étant donné que le calcul précis de la quantité d'aluminium nécessaire pour la désoxydation de l'acier dans la poche était rendu difficile du fait de l'absence de méthodes d'analyse extra-rapides pour l'évaluation du degré , d'oxydation. En outre, l'addition d'aluminium était limitée étant donné que les quantités inportantes d'aluminium entraident une élévation de la viscosité du métal, contribuant ainsi à réduire l'intensité du dégagement des gaz. Au cours de la coulée continue de l'acier à travers une lingotière en cuivre refroidie à l'eau, l'évacuation de la chaleur du lingot en formation se produit plus rapidement que dans les techniques usuelles et la cristallisation s'effectue plus rapidement que le dégagement des gaz, aussi les gaz n'ont-ils pas le temps de se dSgager complètement de la crotte périphérique du lingot continu et forment dans ce dernier des bulles. Pour cette raison la plupart des brames ont une croûte extérieure de compacité insuffisante présentant des inclusions de gaz et sont inaptes au laminage de tôles à froid, étant donné que ces tôles présenteront à leur surface des pailles. Pour cette raison seul un faible pourcentage de brames coulées suivant le procédé connu pouvait dtre utilisé peur la production de tôles laminées à froid. On s'est donc proposé de créer un procédé de fabrication de brames coulées en acier doux effervescent dans des installations de coulée continue de métaux, suivant lequel on peut, en variant la composition chimique de l'acier admis dans la lingotière, régler l'effervescence de l'acier ainsi que la vitesse de dégagement des gas et obtenir ainsi des brames de qualité requise pour la fabrication de tôles laminées à froid. On propose un procédé perfectionné de fabrication de brames à partir d'acier effervescent doux dans des installations de coule continue de métaux, suivant lequel on souffle de l'oxygène à travers le bain de métal en fusion de façon à obtenir un acier ayant la composition chimique requise, et on coule cet acier dans la lingotière. Le probème posé est résolu du fait qu'on effectue le soufflage jusqu'à l'obtention d'un acier liquide à teneur en manganèse d'au moins 0,25% et en carbone de 0,07 à 0,12%, après quoi on cesse le soufflage et on maintient la teneur en oxygène de l'acier admis dans la lingotière entre 0,020 et 0,035%. Si la teneur en carbone après le soufflage de l'acier liquide est inférieure à 0,08%, on désoxyde l'acier avec la fonte d'affinage, Au cours de la coulée de cet acier, on règle la teneur en oxygène de l'atmosphère au-dessus de la surface libre du métal se trouvant dans la lingotière en varian-s la quantité de lubrifiant admise sur les parois de la lingotière. Suivant I1 intensité de l'effer vescence il est parfois avantageux de créer au-dessus de la surface libre du métal dans la lingotière un milieu gazeux protecteur. L'avantage du procédé proposé consiste en ce qu'il permet d'élever le rendement en métal apte à la fabrication de tôles laminées à froid. On obtient cet avantage en maintenant la teneur stable en oxygène de l'acier liquide coulé dans la lingotière dans des limites optimales permettant d'obtenir un dégagement des gaz plus rapide que la cristallisation, ainsi que la formation d'une crotte compacte de la brame. Un autre avantage de l'invention consiste en ce que le réglage de la teneur en oxygène de l'atmosphère au-dessus de la surface libre du métal dans la lingotière permet de couler un acier dont la teneur en oxygène est comprise entre des limites plus étendues (jusqu'à 0,035%), ainsi que de régler efficacement l'intensité de l'effervescence de l'acier. On trouvera ci-après une description détaillée de la mise en oeuvre de l'invention, donnée uniquement à titre d'etemple. On introduit dans 1' installation de fusion de 1' acier une charge et une fonte dont la composition chimique approximative est la suivante: silicium O, au maximum, manganèse 1,2 à 1,4% soufre 0,035% au inaimum phosphore 0,20% au maximum. Lorsque la teneur de la fonte en manganèse est inférieure à 1,2 , on additionne au bain de métal , avant le soufflage, du ferro-manganèse de façon à obtenir dans la fonte une teneur en manganèse de 1,3 à 1,4%. Ensuite on commence à souffler la fonte avec de l'oxygène. La pression de l'oxygène doit etre de 13 à 15 atm, son taux de pureté devant être rau moins 99,5%. On effectue le soufflage du bain de métal en fusion avec de l'oxygène jusqu'à l'obtention d'un acier avec une teneur en manganèse d'au moins 0,25% et en carbone de 0,07 à 0,12%,après quoi on cesse le soufflage. Si la teneurde l'acier en carbone, après le soufflage, devient inférieure à 0,08%, on ajoute de la fonte d'affinage solide; dans ce cas la teneur de l'acier en carbone n'augmente pas, tandis que sa teneur en oxygène diminue. Dès le début de la coulée on ajoute sous le jet de métal liquide du ferro-manganèse ou du manganèse métallique avec une teneur en chrome maximale de 1. 04 peut se passer de cette addition si la teneur résidueile de acier en manganèse après le soufflage assure la teneur requise de l'acier fini en manganèse. En calculant la quantité de manganèse à additionner il faut chercher à obtenir dans l'acier fini du carbone et du manganèse dans les proportions suivantes Carbone Manganèse 0,07% de 0,38 à 0,42% 0,08% -de 0,37 à 0,40%0 0,09% de 0,35 à 0,3q 0 0,10% de 0,34 à 0,37% a température de l'acier dans la poche intermédiaire, mesurée par un thermocouple à immersion, doit être de 1530 à 156000. Il est évident que pendant la coulée de l'acier il importe de maintenir la distance minimale admissible entre la lingotière et la buse de la poche intermédiaire, afin d'éviter les projections du métal dans la lingotière. Pour assurer l'intensité d'effervescence requise de l'acier dans la lingotière, sa teneur en oxygène doit être comprise entre 0,020 et 0,035%, cette teneur étant déterminée par les proportions de manganèse et de barbone indiquées ci-dessus. Pour que la teneur de l'acier en oxygène ne dépasse pas 0,035%, il faut régler la teneur en oxygène de l'atmosphère au-dessus de la surface libre du métal dans la chambre utile de la lingotière de façon à réduire au minimum le passage d'une quantité excédentaire d'oxygène de l'atmosphère dans l'acier liquide au cours de l'effervescence intense du métal dans la lingotière. Ce réglage se fait en modifiant le débit de lubrifiant admis azur les parois de la lingotière et qui, en brûlant, prélève l'oxygène de l'atmosphère de la chambre de travail de la lingotière. Au cas où la teneur en oxygène de l'acier arrivant dans la lingotière serait voisine de 0,035%, il est indispensable de réduire le passage de 11 oxygène de l'atmosphère dans l'acier en augmentant l'admission de lubrifiant. Lorsque la teneur de l'acier en oxygène est inférieure a' 0,020% on réduit l'admission de lubrifiant , et on complète la quantité d'oxygène dans l'acier par prélèvement sur l'oxygène de l'atmosphère. Dans certains cas, quand l'effervescence est insuffisante, on souffle le jet d'acier avec de l'oxygène lorsque la teneurten oxygène de l'acier se trouvant dans la lingotière est nettement insuffisant e. Au cas où il y aurait un excédent d'oxygène eans l'acier, on admet dans la chambre de la lingotière un gaz inerte, notamment l'argon, qui forme un milieu protecteur au-dessus de la surface libre du métal. On trouvera dans ce qui suit la description d'un exemple concret de réalisation de l'invention dans l'industrie pour un convertisseur de 100 à 130 tonnes. On a chargé dans le convertisseur 25t de riblons et, après y avoir versé de la fonte, on y a ajouté les fondants suivants : chaux à raison de 50 à 60%, agglomérés ou boulettes de minerai de fer à raison de 60% de la quantité totale admise à la fusion, ainsi que 200 à 300 kg de fluorine. La fonte utilisée avait la composition suivante : silicium 0,5 à 0,8%; manganèse 1,0 à 1,26, soufre 0,030 à 0,035%, phosphore 0,13 à 0,16%. Si la teneur de la fonte en manganèse était inférieure à 1 ,2% on additionnait au lit de fusion 400kg de ferro-manganèse. Le débit d'oxygène au cours des 6 à 7 premières minutes de soufflage était de 240 m3/min. ensuite on le portait à 250 m3/min. Simultanément on ajoutait une seconde portion de fondants. Aussitôt qu'une oxydation intense de carbone commençait (c'està-dire entre la 10ème et la 18ème minute de soufflage), on commen- çait à introduire dans le convertisseur de la castine par portions de 100 kg à des intervalles de temps réguliers. La durée de soufflage était de 22-24 min et le taux de pureté de l'oxygène de 99,5%. Au bout du soufflage on obtenait un métal ayant la composition suivante : carbone 0,07 à 0,12%; manganèse 0,25 à 0,45%, soufre 0,016 à 0,023%, phosphore 0,013 à 0,028%. Suivant la teneur en manganèse et en carbone on additionnait, au cours de la coulée du métal dans la poche, du manganèse métallique ou du ferro-manganèse. Teneur en oxygène du métal avant la coulée : de 0,042 à 0,054 La composition chimique des coulées obtenues par le procédé proposé, le rendement en brames utilisables et en tôles laminées à froid, ainsi que les propriétés mécaniques de ces tôles, sont résumés dans le tableau ci-après. TABLEAU Teneur C o m p o s i t i o n c h i m i q u e, % Rende- Rende- Caractéristiques mécaniques de la ment en ment en des tôles laminées à froid fonte en de l'acier après de l'acier fini brames tôles manganèse le soufflage utili- lami % sables nées % à froid Charge Allonge- Profon- Epais % de rup- ment deur seur ture, relatif d'em- mm C Mn S P C Mn S P C kg/mm % preinte (essai Erich sen), mm 1,21 0,12 0,27 0,019 0,024 0,08 0,36 0,020 0,020 0,024 85,0 96,9 35,0 42,0 11,5 1,0 1,24 0,11 0,30 0,011 0,018 0,09 0,33 0,021 0,015 0,023 96,5 98,1 34,4 42,0 12,7 1,5 1,35 0,07 0,31 0,016 0,018 0,07 0,36 0,017 0,015 0,025 93,0 96,8 36,5 42,0 11,1 0,8 1,30 0,09 0,35 0,016 0,012 0,09 0,35 0,016 0,012 0,021 85,1 96,1 33,6 44,0 13,0 1,5 1,28 0,11 0,39 0,016 0,023 0,10 0,36 0,019 0,019 0,028 92,8 100,0 34,6 44,0 12,6 1,2 1,27 0,10 0,34 0,014 0,022 0,10 0,32 0,017 0,017 0,023 87,7 100,0 34,3 41,0 12,8 2,0 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits donnés uniquement à titre d'exemple En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1- Un procédé de fabrication de brames coulées dans une installation de coulée continue de métaux à partir d'aciers doux effervescents, procédé du type consistant à souffler de l'oxygène à travers le bain de métal en fusion ae façon à obtenir un acier ayant la composition chimique requise, et à couler cet acier dans des lingotières , ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on souffle l'oxygène à travers le bain de métal en fusion jusqu'à l'obtention d'un acier liquide à teneur en manganèse de 0,25% au minimum et en carbone de 0,07 à 0,12%, après quoi on cesse le soufflage, la teneur en oxygène de l'acier arrivant dans la lingotière étant maintenue dans une plage de 0,020 à 0,35%. 2- Un procédé suivant 10 , caractérisé en ce que, si la teneur de l'acier liquide en carbone est inférieure à O ,08%, on désoxyde 11 acier au moyen de fonte d'affinage; 3- Un procédé suivant 1 , et 20, caractérisé en ce que la teneur en oxygène de l'atmosphère au-dessus de la surface libre du métal se trouvant dans la lingotière est réglée par la quantité de lubrifiant admise sur les parois de la lingotière. 4- Un procédé suivant 10, et 20, caractérisé en ce qu'on crée au-dessus de la surface libre du métal dans la lingotière un milieu protecteur gazeux, par exemple un milieu d'argon. 5- Les brames ou analogues coulées dans les installations de coulée continue à partir d'aciers doux effervescents, caractérisées en ce qu 'elles sont obtenues à partir d'un acier liquide contenant 0,25% au moins de manganèse, 0,07 à 0,12% de carbone et 0,020 à 0,055% d'oxygène. 6- Les tôles caractérisées en ce qu'elles sont fabriquées à partir de brames obtenues par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 4 ci-dessus.