Brevet FR2026794A1 — publié le 19700918

2.026794 L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la coulée continue de l1 acier. Elle a pour but d'obtenir des blooms de plus grande pureté, en particulier par la séparation des impuretés oxydées du bain pendant la cou-5 lée. Pour améliorer la pureté des bains d'acier, on connaît les procédés qui consistent à faire pendre la poche, balayer à l'argon, évacuer et couler en atmosphère protectrice. Cependant, ces procédés ne permettent pas dîéliminer certaines impuretés, telles que : 10 a) les oxydes provenant de l'oxydation du jet de coulée b) les particules détachées par érosion du produit réfractaire de l'appareillage de coulée, c) les résidus de FeO provenant d'une réaction de désoxydation incomplète, qui, par la suite, réagissent encore avec l'aluminium métal- 15 lique, d) les impuretés provenant d'une réaction possible de l'aluminium métallique avec la silice de la garniture réfractaire du répartiteur, du déversoir et du tampon. On a alors proposé d'utiliser des déversoirs plongeants, cTest-à-20 dire des tubes, de préférence en matière réfractaire, qui obligent le jet de coulée à passer sous le niveau libre de coulée. Cette disposition a certes amélioré les qualités de la coulée, mais elle modifie la dimension des particules ainsi que la constitution des impuretés oxydées se trouvant dans le bain, de sorté que la plus grande par-25 tie de ces impuretés ne remontent plus pendant la coulée, mais sont englobées par le front de solidification du jet, au détriment de la pureté du bain. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent : a) De donner ou de conserver aux impuretés une forme et une di-30 menèion favorisant la remontée au moment de l'écoulement dans la coquille; b) De produire pendant la coulée une turbulence de la matière du bain, qui provoque la coagulation des inclusions et annule une partie de l'énergie d'écoulement du jet de coulée, ce qui assure la séparation des produits de la réaction et des impuretés. 35 Le procédé selon l'invention est caractérisé par la combinaison des dispositions suivantes : on fait tomber librement le jet de coulée dans 69 44068 2 2026794 une cavité cylindrique, à une certaine distance de la paroi intérieure de celle-ci, et le jet aboutit dans ladite cavité sur une surface de coulée située au même niveau que la surface de coulée dans la coquille, puis Pacier s'écou-le vers le bas à partir de ladite surface de coulée dans la cavité, puis est 5 dévié, et introduit, sous forme d'au moins deux courants partiels de directions opposées ayant chacun une section plus grande que celle du jet incident, dans l'acier liquide se trouvant dans la coquille. Selon une autre caractéristique de Pinvention, le jet tombant en chute libre est entouré d'une atmosphère gazeuse contenant de Poxygène ou 10 un gaz inerte. Selon une autre caractéristique, la direction d?écoulement de Pacier en-dessous de la surface du bain dans la cavité est modifiée au moins deux fois, et en même temps la vitesse d'écoulement est réduite à au moins un tiers de sa vitesse initiale. Selon encore une autre caractéristique, les courants partiels sont dirigés vers les côtés étroits de la coquille^ Selon 15 encore une autre caractéristique, les courants ont une direction inclinée. On a eu la surprise de constater que le procédé selon Pinvention permet, selon le degré d'oxydation du bain, d'influencer la nature et la forme des impuretés de façon à les amener à se séparer plus sûrement du bain pendant la coulée. On a constaté en particulier que, par le procédé selon 20 Pinvention, on peut fabriquer des types d'acier contenant au maximum 10 % de carbone et 0,15 % de silicium, et plus de 0,015 % d'aluminium métallique. Par ailleurs l'atmosphère d'oxygène ou de gaz inerte qui est maintenue autour du jet de coulée permet d'influencer favorablement la composition des impuretés dans la matière de coulée. 25 Les dispositions selon Pinvention assurent aussi bien une séparation des impuretés dans la chambre et sur les parois de la chambre, qu'une remontée des grosses particules vers la surface du bain après la sortie de la chambre» L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en 30 oeuvre du procédé ci-dessus. Ce dispositif a une forme établie pour créer des zones turbulentes et des zones voisines à écoulement laminaires, et a un volume suffisant pour permettre la réaction, et une surface suffisante pour le dépôt de la plus grande partie des inclusions» Ce dispositif comporte à cet effet une cavité 35 cylindrique à l'intérieur de la coquille. L'ouverture de ce cylincte e par la- BAD ORIGINAL 69 44068 . 3 2026794 quelle pénètre le jet de coulée est située au-dessus du bord supérieur de la coquille. Ce cylindre peut être fixé au récipient de coulée en-dessous des ouvertures de coulée, que ledit récipient soit une poche de coulée ou un récipient intermédiaire. Ledit cylindre comporte des ouvertures latérales 5 pour la sortie de la matière de coulée. Les bords inférieurs de ces ouvertures se trouvent à une certaine distance du fond du cylindre. Pendant la coulée, lesdites ouvertures de sortie sont en-dessous de la surface de coulée dans la coquille. De préférence les bords supérieurs des ouvertures de sortie sont à environ 50 à 100 mm en-dessous de la surface du bain. 10 H efet important que le jet sortant du récipient de coulée pénètre librement dans la cavité ; la section de la cavité au-dessus des ouvertures de sortie doit être au moins quadruple de celle de l'ouverture du déversoir du récipient de coulée. Les ouvertures latérales de sortie reliées à cette partie de la cavité doivent avoir une section totale au moins triple de celle 15 du déversoir du récipient de coulée. La section de la partie de la cavité au-dessous des ouvertures latérales de sortie doit être plus petite que la section du côté de l'entrée. D'autre part, la section du déversoir du récipient de coulée doit être au moins triple de celle de Couverture du déversoir du récipient de coulée. Les ouvertures latérales de sortie peuvent être cons-20 tituées par des canaux inclinés, par exemple dans la direction de coulée. L'inclinaison et la longueur de ces canaux dépendent de la section et du volume de coulée. On s'efforce que l'écoulement de la matière de coulée vers les petits côtés de la brame s'effectue sans perturber la solidification. Les formes de la section de l'ouverture d'entrée de la cavité, celles des canaux 25 latéraux de sortie ou des ouvertures de sortie, et celles de la partie située au-dessous des ouvertures de sortie, doivent être adaptées à la section du bloom ; dans le cas de brames, elles doivent de préférence être rectangulaires. Quand le jet de coulée sort de l'ouverture du déversoir du récipient de coulée et arrive au fond du cylindre constituant la cavité, sa direction 30 d'écoulement est d'abord inversée, ce qui annule une partie de son énergie et lui donne un régime d'écoulement turbulent, puis, après avoir subi une déviation supplémentaire, il pénètre dans la coquille en régime d'écoulement laminaire. L'inversion de la direction d'écoulement provoque une réaction et la coagulation des oxydes, et, du fait de la diminution de la vitesse 35 d'écoulement, le dépôt des impuretés. ORIGINAL 69 44068 4 2026794 La longueur du déversoir du récipient de coulée doit de préférence être au plus égale au double du diamètre de l'ouverture du déversoir. Le dispositif selon l'invention va être décrit de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés qui en représentent des exemples de 5 réalisation» La figure 1 est une vue latérale du récipient de coulée avec la cavité et la coquille. Les figures 2 et 3 montrent une autre forme de réalisation de la cavité selon l'invention. 10 Dans la figure 1, 1 désigne m réservoir de coulée, qui peut être soit une poche de coulée soit une poche intermédiaire ("tundish"). Dans l'exemple considéré, il s'agit d'un répartiteur muni d'une fermeture à tampon 2» La matière de coulée 3 s'écoule du récipient de coulée 1 par un jet en chute libre 4 dans une cavité 5 formée par un cylindre 5* introduit dans 15 la coquille 6 refroidie par eau. A l'intérieur de cette coquille 6 se trouvent le fond 7 et les ouvertures de sortie 8 du cylindre 5', en-dessous de la surface de coulée 9 du bloom à produire 10. Cette forme de réalisation doit être utilisée de préférence pour des brames de faible largeur, par exemple comprise entre 800 et 1300 mm. La peau du bloom déjà solidifiée est désignée 20 par 11» A la surface de coulée 9 se trouve, de manière connue, une masse de recouvrement 12, par exemple un laitier. En-dessous de la coquille 6 le bloom est soutenu par des rouleaux 13. La figure 2 représente une autre forme de réalisation de la cavité selon l'invention. Les ouvertures de sortie 8 sont constituées par des canaux 25 14. La figure s'applique seulement au cas où il y a une ouverture de sortie de chaque côté, mais le déversoir peut aussi comporter plusieurs ouvertures, disposées de préférence les unes au-dessous des autres. La forme de réalisation selon la figure 2 est utilisable avantageusement pour des brames dont la largeur est supérieure à 1300 mm» Dans ce cas on utilise des canaux d'écoulement relativement longs, faisant avec la direction de coulée un angle compris entre 60 et 70°. Selon la figure 3, de courts canaux 14 sont raceordés aux ouvertures de sortie 8 ; le bord supérieur 15 de ces canaux est perpendiculaire à la direction de coulée, et son bord inférieur 14 est incliné par rapport à la "35 direction de coulée» 69 44068 5 2026794 Le dispositif selon Pinvention est utilisable avantageusement dans le cas d'une installation de coulée avec conduite des blooms en arc sous une masse de recouvrement qui fixe les oxydes remontant de l'acier. La chambre comporte des ouvertures d'admission et d'échappé-5 ment par lesquelles on peut introduire des gaz contenant de l'oxygène et/ou des gaz inertes. Selon la nature des gaz introduits, on peut influencer favorable** ment la composition des impuretés dans la matière de coulée. 44068 6 2026794 REVENDICATIONS 1 - Procédé de coulée continue, caractérisé en ce que d'une part le jet traverse en chute libre une cavité cylindrique, à une certaine distance de la paroi intérieure de ladite cavité et aboutit dans ladite cavité à une surface de coulée située au même niveau que la surface de coulée dans la co- 5 quille, et que d'autre part lsacier est guidé vers le bas depuis la surface de coulée dans la cavité, puis dévié et introduit dans l'acier liquide se trouvant dans la coquille, selon au moins deux courants partiels de directions opposées ayant chacun une section plus grande que celle du jet incident, 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet 10 tombant en chute libre efet entouré d'une atmosphère gazeuse contenant de l'oxygène. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet tombant en chute libre est entouré d'un gaz inerte. 4 « Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce 15 qu'en dessous de la surface de coulée dans la cavité, la direction d'écoulement du jet est modifiée au moins deux fois et que la vitesse d'écoulement est réduite à au moins un tiers de sa valeur initiale. 5 - Procédé selon la revendication 1 caractéri sé en ce que, pour la fabrication de brames, les courants partiels sont dirigés vers les côtés 20 étroits de la coquille. 6 - Procédé selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les courants partiels sont inclinés. 7 - Dispositif pour l'exécution du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, dans une coquille de traversée, une cavité 25 cylindrique dans laquelle la matière de coulée sortant d'un récipient de coulée pénètre en jet libre, ladite cavité comportant des ouvertures de sortie de la matière de coulée disposées latéralement à une certaine distance du fond et en-dessous de la surface de coulée, la section d'ouverture d'entrée de ladite cavité, située au-dessus de la coquille, ayant une section au moins 30 quadruple de celle de l'ouverture d'écoulement du récipient de coulée, tandis que la section des ouvertures de sortie est au moins triple de celle de l'ouverture d'écoulement du récipient de coulée. 44068 7 2026794 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la section d'au moins la partie de la cavité située au-dessous des ouvertures de sortie latérales est au moins triple de celle du déversoir du récipient de coulée. 5 9 - Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les ouvertures de sortie sont inclinées. 10 - Dispositif selon les revendications 7, 8 et 9, caractérisé en ce que les axes des ouvertures de sortie sont inclinées dans la direction de coulée. 10 11 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les ouvertures de sortie sont constituées par des canaux. 12 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bord supérieur des ouvertures de sortie se trouve à environ 50 à 100 mm en-de s sous du niveau du bain dans la coquille. 15 13 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cylindre formant la cavité est fixé sur le fond du récipient de coulée. 14 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cylindre comporte des ouvertures pour Pintroduction d'oxygène et/ou d'un gaz inerte au-dessus de la surface de coulée.