Brevet FR2010782A1 — publié le 19700220

i 69 19557 2010782 La présente invention concerne un procédé pour la coulée •n continu d'un Métal et plus particulièrement un procédé permet» tant de couler en continu et facilement un acier calmé à l'aluminium et similaire, avec d'excellentes qualités de surface et une 5 bonne qualité interne» On a déjà proposé différents procédés pour mettre en forme un acier liquide par un procédé de coulée en continu* Il est ce» pendant bien connu que les aciers calmés à l'aluminium ont été difficiles à couler en raison de l'impossibilité de contrôler de ÎO façon précise l'oxydation. D'une manière plus détaillée, lorsqu'une tuyère ouverte .«st utilisée pour la coulée depuis le bassin de coulée vers le moule, il se produit une oxydation du courant de coulée par l'air atmosphérique et l'oxyde d'aluminium se rassemble ensuite et col» 15 mate la dite tuyère. En mime temps, la surface de l'acier liquide se trouvant dans le moule est également exposée â. 1'air atmosphérique* Rn conséquence, il est impossible d'éviter que des particules d'alumine se trouvent prises entre la paroi du moule et la surface en cours de solidification de la pièce coulée et elles 20 sont entraînées dans l'acier liquide. Il en résulte que la pièce moulée présente une qualité inférieure qui ne sera pas utilisable dans la production* Ainsi un procédé usuel tel qu'illustré dans la figure 6 présente les défauts mentionnés ci-dessus. Tous les défauts ci-dessus mentionnés peuvent être amélio-25 rés par le procédé de la présente invention* Ce procédé réside dans la combinaison des stades suivants* 1.- Un gaz inerte tel que Ar, N2 et similaire est soufflé dans l'acier liquide se trouvant dans la poche. 11 est possible de maintenir une température uniforme de l'acier liquide et les in-30 clusions d'Al^Oj peuvent être éliminées. 2«- L'acier liquide dans le bassin de coulée conserve toujours une profondeur supérieure k 350 mm et la distance entre le trou de coulée de la poche et la tuyère du bassin de coulée est maintenue dans une gamme de 2 mètres à ÎO mètres. 35 3.- La tuyère de coulée est du type immergé et la sortie de la dite tuyère présente un angle optimal déterminé en fonction du rapport de la largeur à l'épaisseur du lingot. 4«— La surface de l'acier liquide se trouvant dans le moule est recouverte en permanence par des flux non oxydants ayant un 40 point de fusion faible compris entre 1000 et 1300°C. 69 19557 2 2010782 Un objet de la présente invention est de fournir un procédé de coulée en continu qui assure une température uniforae de 1* acier liquide dans la poche et qui élimine par aise en flottation , les inclusions d'A^Og se trouvant dans le dit acier liquide» 5 Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de coulée en continu dans lequel la distance qui convient la aieux entre le trou de coulée de la poche et la tuyère du bassin de l coulée et la profondeur de l'acier liquide dans le bassin de coulée, sont aaintenues en peraanence k une valeur convenable de j 10 aanière que les dites inclusions d'Al^O^ recrées par oxydation j du courant de coulée soient aises facilement en flottation» j Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé j de coulée en continu en mettant en peraanence la surface de 1* j acier liquide se trouvant dans le aoule k l'abri de l'oxydation j 15 atmosphérique, en utilisant une tuyère iaaergée et en recouvrant j la surface libre avec des flux convenables. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir un ! acier coulé en continu présentant une excellente qualité de surface et une bonne qualité interne* 20 Ces objets et d'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci» ] après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels) , Fig. 1 est un dessin explicatif avec coupe partielle mon-trant un aode de coulée en continu} I 25 Fig. 2 est un aode de réalisation Modifié de la figure 1; Fig. 3 est une vue agrandie de la tuyère iaaergée de figu- j re 1; Fig. 4 représente en coupe suivant deux plans orthogonaux i et en élévation la structure de la tuyère iaaergée) ; ! 30 Fig. 5 est un graphique donnant la gamme des valeurs de j l'angle 9 de sortie de la tuyère qui conviennent le aieux en fonc- j tion du rapport L/D dans lequel L est la largeur du lingot et D l'épaisseur du lingot; Fig. 6 est un dessin explicatif des conditions usuelles de 35 la coulée. ! La première caractéristique de l'invention consiste en ce ; que l'on éliaine complètement les inclusions d'Al203 de l'acier liquide se trouvant dans la poche» Dans ce but, le aoyen préférentiel consiste à souffler dans le dit acier liquide, à travers des 40 réfractaires perméables fixés en un point convenable du fond de 69 19557 3 2010782 la poche, c'est-à-dire une brique poreuse 2 fixée dans le fond de la poche 1, des gaz inertes tels que Ar, N et similaires, le dit gaz étant soufflé dans licier liquide depuis une bouteille de gaz 3, comme représenté dans la figure 1. Le dit gaz inerte peut 5 aussi être soufflé avec des moyens tels qu'un dispositif de soufflage du type à lance 4. Dans certains cas, il sera souhaitable d'utiliser simultanément la dite brique poreuse 2 et le dit dispositif de soufflage 4, A la suite d'expériences, il s'est avéré qu'il était possible d'obtenir très facilement une température 10 uniforme de l'acier liquide et une aise en flottation complète des inclusions d'Al_0 avec une élimination satisfaisante des « J dites inclusions. La seconde caractéristique de l'invention consiste à mettre en oeuvre un procédé de coulée dans lequel la profondeur de 15 l'acier liquide dans le bassin de coulée 6 est supérieure à 350mm et est maintenue constamment à cette valeur et la distance du trou de coulée 5 de la poche à la tuyère 7 du bassin de coulée est toujours maintenue dans la gamme de 2 mètres à 10 mètres» Si ces conditions sont maintenues en permanence, les aluminates nou-20 velleaent foraés du fait que le courant de coulée est exposé à l'ataosphère sont facileaent ais en flottation sur la surface de l'acier liquide» Naturellement il ne se produit aucun abaissement de la température de l'acier liquide» La troisième caractéristique de l'invention consiste en ce 25 que l'on utilise une position de la dite tuyère-du bassin de coulée par rapport au aoule 9 telle que l'extrémité de la dite tuyère soit immergée sous la surface de l'acier liquide se trouvant dans le moule, comme représenté dans la figure 3» En conséquence, si la surface de l'acier liquide est recouverte avec des flux con-30 venables comme mentionné ci-après, la dite surface ne pourra pas être oxydée» De tels flux doivent satisfaire aux quatre conditions suivantes t a/ n'être pas oxydants b/ avoir un point de fusion de ÎOOO à 1300°C 35 c/ être susceptibles d'une fusion rapide d/ présenter à l'état fondu une viscosité de 10 à lOOO poises» Les flux ci-dessus empêchent la surface de l'acier liquide se trouvant dans le moule d'être oxydée par 1'atmosphère et agis» 40 sent pour capter les aluminates mis en flottation. Il s'est en 69 19557 4 2010782 même temps avéré que les dits flux sont entraînés entre la surface de la pièce coulée et la paroi interne du moule 9 et jouent un certain rôle de lubrification. La quatrième caractéristique de l'invention consiste dans 5 la structure de la tuyère immergée réalisée avec des réfractaires et qui est sous forme tubulaire, les deux sorties 8* du passage de la tuyère 8 étant dirigées vers le bas sous un angle 0 convenable comme représenté dans la figure 4. Il résulte de nombreuses expériences que si l'angle © ci-dessus est trop petit, une répar-ÎO tition uniforme des flux ci-dessus est difficile à obtenir en raison de la vitesse trop élevée du courant d'acier liquide. D'autre part, lorsque l'angle 8 ci-dessus est trop grand, une grande partie de l'acier liquide est déversée rapidement de sorte que la coulée en continu sera soumise à certaines mauvaises influence. 15 Ainsi 1*angle 6 de sortie ci-dessus doit se trouver dans la gamme qui convient la mieux. Le dit angle 9 est déterminé en fonction du rapport L/D dans lequel L est la largeur du lingot et D 1* épaisseur du lingot. La relation ci-dessus peut être donnée par la formule expérimentale empirique suivante: 20 0 = (95 - 7,5L/D ± 15)® dans laquelle L/D> 1 D = 100mm à 400mm (lorsque les produits sont des lingots) la valeur choisie pour ± 15® dans cette formule est déter-25 minée sur la base du type de l'acier, de la vitesse de tirage du lingot et de la température de l'acier liquide. La surface hachurée de la figure 5 représente la gamme fixée par la formule empirique ci-dessus. Si l'on utilise une valeur choisie en fonction de la figure 5, pour l'angle de sortie 9 de la tuyère du bassin 30 de coulée, on peut éviter toute condition défavorable. La pièce coulée est ensuite entrainée par le train de cylindres 10. Un exemple de l'invention sera décrit ci-aprèst Composition chimique de l'acier liquide: C î 4 0,06% Mn : 0,20 à 0,50% 35 Si :^0,02% P j ^ 0,030% Al soluble : 0,020 à 0,065% Condition d'emploi du gaz de soufflage: Type du gaz : Ar Durée du soufflage : 2 à 7 minutes à travers une brique 40 poreuse comme représenté dans les figures 1 et 2. 69 19557 2010782 Condition de coulée et de déversement de l'acier: Profondeur de l'acier liquide dans le bassin de coulée : 400mm Distance du trou de coulée de la poche à la tuyère du bas» 5 sin de coulée t 3b Angle de sortie 9 de la tuyère immergée : 25e Dimension du lingot : 200nm x 1600mm Flux utilisés: système à base de ciment portland. Conditions opératoires comparatives dans l'art antérieur: 10 Profondeur de l*acier liquide dans le bassin de coulée t 400mm Diamètre de la tuyère ouverte : 20 à 25mm Composition chimique et dimension du lingot : les mêmes valeurs que ci»dessus. 15 Conditions de laminage: après le laminage à chaud de dégrossissage épaisseur 2,8mm réduction à froid: épaisseur 0,9mm. Les résultats de ces exemples sont les suivants: Perte en poids: 20 acier de la présente invention : moins de 1%} acier de l'art antérieur : supérieur à 6% Rendement de la bobine laminée à chaud: acier de la présente invention : 96t5% (en poids) acier de l'art antérieur : 92^8% (en poids). 25 Rendement en produits de première qualité après laminage à froid: acier de la présente invention : 92,3% acier de l'art antérieur : 87,8%. Conformément aux résultats de ces exemples, on comprendra que l'acier obtenu conformément au procédé de la présente inven» 30 tion est remarquablement supérieur à l'acier de l'art antérieur. Ainsi le procédé de 1'invention peut être appliqué à la coulée en continu non seulement d'un acier calmé à l'aluminium mais aussi d'un autre métal liquide qui doit être mis sous la forme voulue sans rupture ou autres défauts bien connus. 69 19557 6 2010782 REVENDICATIONS 1«- Un procédé pour la coulée en continu d'un métal liquide caractérisé en ce qu'il comporte un stade de soufflage d'un gaz inerte dans l'acier liquide en poche à travers des réfrac-5 taires perméables montés en un endroit convenable du fond de la dite poche, un stade qui consiste à maintenir constante la profondeur du métal liquide dans le bassin de coulée dont la tuyère est à une distance du trou de coulée de la dite poche de 2 à 10 mètres, à un niveau supérieur à 350mm, un stade de déversement O dans le moule par une tuyère immergée du bassin de coulée dans laquelle la sortie de la tuyère est dirigée vers le bas sous un angle fixé par le rapport de la largeur à l'épaisseur du produit et un stade qui consiste à recouvrir en permanence la surface du métal liquide se trouvant dans le moule pendant la coulée avec 5 un flux ayant un point de fusion de ÎOOO à 1300°C. 2»«* Un procédé de coulée en continu selon la revendication 1 caractérisé en ce que le métal liquide a la composition chimique suivante: C : 0,0698 Mn : 0,20 à 0,50% O Si ; ^ 0,02% P : ^ à 0,03% Aluminium soluble : 0,020 à 0,065% 3.- Un procédé de coulée en continu selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'angle de sortie de la tuyère est fixé par la formule empirique suivante: 5 angle © = (95 - 7,5L/D t 15)° dans laquelle: L est la largeur du produit D est l'épaisseur du produit la valeur de ± 15® dans la formule ci-dessus étant fixée 10 sur la base du type du métal, de la vitesse de tirage du lingot et de la température du métal liquide.