Brevet FR2029535A1 — publié le 19701023

L'invention concerne un procédé de fabrication d'acier calmé, non allié ou peu allié, contenant de l'aluminium, à faible teneur en carbone, suivant le système de coulée continue avec apport d'aluminium comme agent de désoxydation, dans lequel l'acier liqui-5 de, en contact avec l'atmosphère contenant de l'oxygène, est coulé dans un récipient intermédiaire , et de celui-ci dans une coquille refroidie après quoi la pièce solidifiée est extraite et refroidie v H ilouv^au. Les aciers calmés contenant de l'aluminium, à faible teneur 10 en carbone, sont utilisés en premier lieu pour etre transformés en tôles minces laminées à froid, qui doivent etre capable de subir un emboutissage profond, et satisfaire aux exigences les plus sévères quant à la qualité de leur surface. De telles tôles sont en particulier destinées à la fabrication de carrosseries. 15 La fabrication de tÔle mince de qualité pour carrosserie où pour émboutissage profond exige donc un matériau de base, coulé, calmé à l'aluminium, dont la zone périphérique est particulièrement pure, c'est-à-dire nettement libre d'inclusions non métalliques, surtout d'inclusions macroscopiques, faute de quoi celles-ci par-20 viendraient au cours du laminage à la surface du produit laminé et donneraient lieu, sur la tôle mince, à des défauts de surface se présentant sous forme de lignes. Quand on utilise la technique classique de coulée, et cela aussi bien pour la coulée en lingots que pour la coulée continue, 25.1e produit obtenu, qui représente le matériau de base pour le laminoir, ne satisfait pas aux exigences présentées. La zone périphérique du produit de coulée, calmé à l'aluminium, est fortement souillée par des inclusions non métalliques, en particulier de type macroscopique. 30 ces inclusions macroscopiques dans l'acier calmé à l'alu minium, se composent essentiellement d'oxydes d'aluminium. Pour éliminer sur la tôle mince les défauts de surface causés par les inclusions et se présentant sous forme de'lignes, il faut enlever, par passage pour décriquage à la flamme la zone périphérique de 35 matériau de base. L'épaisseur de la couche à enlever est spécialement importante quand il s'agit de matériau destiné à la carrosserie ou l'emboutissage profond, car la surface du produit fini doit satisfaire aux exigences les plus sévères, il faut donc faire disparaître toute la couche proche de la surface extérieure et contenant des inclusions. Cette opération entraine des frais élevés et une perte BAD ORIGINAL 70 02565 2 2029535 dé matière de 5 à 15 $ environ» L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients et difficultés, en visant à empêcher la formation de la couche riche en inclusions. On a trouvé que dans le. système de coulée continue, -5 il existait une corrélation entre,la vitesse de,coulée, qui est en général plus faible que dans le système classique de coulée en lingots (coulée rapide), et la fréquence des défauts de surface se produisant sur la tole mince en forme de lignes : une réduction de la vitesse de coulée entraine une augmentation des défauts de 10 surface en forme de lignes. Les oxydes d'aluminium se forment, sous l'action de l'oxygène de l'atmosphère sur l'aluminium dissous, dans la veine de coulée et se regroupent en agglomérats macroscopiques, lesquels se déposent avant tout dans la zone périphérique de la brame de coulée continue, s'ils ne peuvent plus être séparés. On connaît une série de procédés pour abaisser la teneur de l'acier en inclusions non métalliques, comme par exemple le dégazage sous vide, l'épuration de l'acier fondu avec un gaz inerte, ou l'emploi d'agents désoxydants spécialement,choisis. Toutefois, ces procédés sont utilisés avant de faire couler l'acier fondu. 20 Elles prcdduisent bien une réduction du taux d'inclusions dans l'acier mais ne peuvent empecher la formation des oxydes d'aluminium produits dans la veine de coulée par l'action de l'air. L'acier fondu doit traverser au moins deux fois une atmosphère oxydante sur le parcours qui va de la cuve d'affinage à 25 la coquille de coulée continue» , Dans la première partie du parcours, c'est-à-dire à la coulée de l'acier fondu à partir de la cuve d'affinage, aucune oxydation gênante n'a lieu*, ici l'apport d'aluminium se fait en partie à l'avance dans la poche de coulée, en partie dans le veine 30 de coulée• La deuxième partie du parcours de l'acier fondu à travers l'atmosphère oxydante a lieu dans l'installation de coulée continue au moment où la poche de coulée se vide, en fonction de la vitesse d'avancement de la bande solidifiée, dans le récipient inter-35 médiàire qui sert de tampon. C'est ici que se produit l'oxydation indésirable, mentionnée plus haut, de l'aluminium dans la veine de coulée» Comme la vitesse de coulée dans le système de coulée continue, est très faible et maintenue par les données technologiques dans des limites très étroites, on ne peut supprimer l'ac-40 tion de l'atmosphère oxydante suf la veine de coulée en augmentant BAD ORIGINAL f. "-f' 70 02565. 2029535 ~ v ~T.a vitesse de coulée. Des propositions ont été communiquées en vue d'exécuter la coulée à la sortie de la poche dans une atmosphère '•• gazeuse protectrice, mais la mise en application de ces proposition • entraîne des difficultés d'appareillage et des frais élevés, ce 5' : qtii n'a pas permis jusqu'à présent d'utiliser ce procédé à grande échelle dans l'aciérie. Si pour la coulée de l'acier à partir du récipient 1 intermédiaire dans la coquille, aucune disposition spéciale n'est : prise', par exemple un tube de coulée plongeant sous la surface liqu: 10-- dedans la coquille, l'acier peut encore une troisième fois, venir au contact de 1'atmosphère oxydante. Le procédé conforme à 1 'invention résoud les problèmes soulevés par le fait que l'on prévoit l'apport d'aluminium en deux fractions, la première fraction étant apportée un instant avant 15*que l'acier liquide ne soit versé dans le récipient intermédiaire, '^ 'êt-cette première fraction est déterminée de manière qu'elle suf-" fise à écarter la plus grande partie de l'oxygène qui se trouve dans -l'acier liquide, sous réserve que la veine de coulée venant - au contact de l'air ne comprenne qu'entre 0,005 et 0,01 % environ 2o; d1aluminium métallique, la deuxième fraction d'aluminium étant ap-J ;portée seulement à partir du moment où la veine de coulée n'est 'plus au contact de l'atmosphère, et elle est telle que le dosage dé'siré soit obtenu. " "c f " Conformément à l'invention, par cette façon de faire, 25^consistant à apporter l'aluminium en deux fractions, l'action néfaste cle l'atmosphère oxydante sur la veine de coulée à la sortie •°dé la poche ou à la sortie du récipient intermédiaire, qui a été L'introduction de la première fraction d'aluminium peut %ë 'faire à n'importe quel moment avant la coulée de l'acier dans • -le- récipient Intermédiaire, par exemple au moment où l'acier fondu %;omnienlîe à s'écouler de la cuve d'affinage, ou pendant que l'acier 5S=-%éR'^yttve dans la poche de coulée. La deuxième fraction d'aluminium ' ï>eut etre Introduite d'une façon continue dans la coquille. Quand on utilise un récipient intermédiaire comportant un tube de coulée plongeant sous la surface liquide dans la coquille on peut introduire la deuxième fraction dans le récipient intermé-4dâlaire. JAv1&>t3Ç bad original 70 02565 4 2029535 L'apport d'aluminium réalisé suivant l'invention est tel que la veine de coulée en contact avec l'atmosphère ne contient qu'une infime quantité d'aluminium métallique- Par ce moyen, on é-vite la formation de particules néfastes d'alumine dans la veine 5 de coulée sous l'action de l'atmosphère oxydante. Le procédé conforme à l'invention est illustré par les exemples suivants : EXEMPLE 1 Dans un convertisseur de 50t, on a transformé en acier 10 par soufflage d'oxygène, du minerai de la composition suivante : 4,16 #C, 0,75 % Si, 1,11 % Mn,.0,126 % P, 0,036 # S. La quantité produite a été de 50,4 t La température au point de coulée était de 1610° Ç, L*acler contenait 0,071 # d'oxygène dissous. 15 51 Kg d'aluminium ont été introduits, comme première frac tion, sous forme de barres, dans la poche de coulée. L'acier était versé de la poche dans un récipient intermédiaire. La température de l'acier dans le récipient intermédiaire était de 1540° C. 20 A la coulée de la poche dans le récipient intermédiaire, on a prélevé tin échantillon d'acier et constaté que sa teneur en aluminium était de 0,007 %. La teneur en oxygène de l'échantillon était de 0,0l4 %. 36 Kg d'aluminium ont été introduits, comme deuxième frac-25 tion, dans le récipient intermédiaire et ce, sous forme de fil d'aluminium de 8 mm de diamètre, qui était acheminée à travers un tube guide en acier. Le tube guide arrivait juste au dessus de la surface du bain d'acier, obliquement, à proximité de la surface d'impact de la veine de coulée. La vitesse d'enfoncement du fil d'alumi-30 nium était de 5,64 m/mn. Le produit fini coulé avait la composition suivante : 0,0$ % c, 0,28 % Mn, 0,017 % p, 0,022 % S, 0,056 % d'aluminium métallique dissous dans l'acier, les conditions utilisées pour la coulée étaient les suivantes : Vitesse d'avancement de la bande : 0,58 m/mn 35 Vitesse de coulée : 1,07t/mn Durée de coulée : 47 mn Section de la bande : 1050 x 225 mn Les brames ont été passées à la flamme, avec une perte de 2,5 %• En triant les plaques de tole laminées à froid-fabriquées avec ces brames, il en est résulté un déchet de 1,4 % seulement, 40 pour défaut de surface en forme de lignes. BAD ORIGINAL 70 02565 5 2029535 Pour des tôles minces laminées à froid à partir de bains d'acier obtenus, sensiblement dans les memes conditions, mais en ajoutant de l'aluminium, comme on le fait d'habitude, exclusivement dans la poche de coulée, et en passant à la flamme avec 5 % de per-5 te, le tri des plaques de tole a fait constater un rejet de 4,8 . % pour défaut de surface en forme de lignes. EXEMPLE' 2 Dans ion convertisseur de 50t, ou a transformé en acier, par soufflag d'oxygène, du minerai de la composition suivante : 10 5,97 ^ C, 0,81 % Si, 1,21 % Mn, 0,103 % P, 0,030 % S. La quantité produite a été de 49,7t La température au point de coulée était de 1620° C L'acier contenait 0,082 % d*; oxygène dissous. 66 kgs d'aluminium ont été introduits, comme première frac-15 tion, sous forme de barres, dans la poche de coulée. L'acier était versé de la poche dans un récipient intermédiaire. La température de l'acier dans le récipient intermédiaire était de 1545° C. 20 A la coulée de la poche dans le récipient intermédiaire on a prélevé un échantillon d'acier, et on a constaté que sa teneur en aluminium était de 0,012 %. La teneur en oxygène de l'échantillon était de 0,009 %• L'introduction de la deuxième fraction d'aluminium d'un 25 poids de 55 kg, sous forme d'un fil d'aluminium de 8 mm de diamètre et avec une vitesse d'enfoncement de 6, 25 m/mn a été faite dans le récipient intermédiaire, cofflme décrit pour l'exemple 1. Le produit fini coulé avait la composition suivante : 0,04 % C, 0,54 % Mn, 0,015 % P, 0,02 % S, 0,062 % d'aluminium dis-30 sous dans l'acier ; les conditions utilisées pour la coulée, étaient les suivantes : Vitesse d'avancement de' la bande : 0,60 m/mn Vitesse de coulée : 1,27 t/mn Durée de coulée : 59 mn 55 Section de la bande : 1200 x 225 mn Les brames ont été passées à la flamme, avec une perte de 2,5 %• En triant les plaques de tole laminées à froid fabriquées avec ces brames, il en est résulté un déchet de 1,2 % pour défaut de surface en forme de lignes. , Four des tôles minces laminées à froid à partie de bains jilJ-K' OAv \ BAD ORIGINAL 70 02565 2029535 d'acier obtenus sensiblement dans les mêmes conditions, mais en ajoutant de l'aluminium, comme on le fait d'habitude, exclusivement dans la poche de coulée, et en passant S la flamme avec 4 % de perte, le tri des plaques de tole a fait constater un rejet de 5,8 $ pour c défaut de surface en forme de lignes» 10 70 02565 7 2029535 REVENDICATIONS 1°) Procédé de fabrication d'acier calmé, non allié ou peu allié, contenant de l'aluminium à faible teneur de carbone, suivant le système de coulée continue avec apport d'aluminium comme agent de désoxydation, dans laquel l'acier liquide, en contact avec l'atmosphère contenant de l'oxygène, est coulé dans un récipient intermédiaire, et de celui-ci dans une coquille refroidie, c a r a c t é r i s é par le fait que l'on prévoit l'apport d'aluminium en deux fractions, la première fraction étant apportée un instant avant que le l'acier liquide ne soit versé dans le récipient intermédiaire, cette première fraction étant déterminée de manière qu'elle suffise à écarter la plus grande partie de l'oxygène qui se trouve dans l'acier liquide, sous réserve que la veine de coulée venant au contact de l'air ne comprenne qu'entre 0,005 et 0,01 % environ d'aluminium métallique, la deuxième fraction d'aluminium étant apportée seule-ment à partir du moment où la veine de coulée n'est plus au contact de l'atmosphère et étant telle que le dosage désiré soit obtenu. 2°) Procédé tel que défini dans la revendication 1, c aractérisé par le fait que la deuxième fraction d'alu-2q minium est amenée de façon continue dans la coquille. 3e) Procédé tel que défini dans la revendication 1, caractérisé par le fait que lors de l'utilisation d'un récipient intermédiaire comportant tin tube de coulée plongeant sur la surface liquide, dans la coquille, la deuxième fraction est introduite de façon continue dans le récipient intermédiaire.