Brevet FR2134009A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne un procédé et un dispositif " pour couler en continu des aciers calmés à l'aluminium. Lors de la coulée en continu des aciers calmés à l'aluminium on constate l'apparition d'inclusions non métalliques pro-5 venant de nombreux défauts de surface de l'alumine. Ces inclusions doivent être éliminées en traitant au chalumeau le lingot obtenu. .Les pertes résultant de ce traitement peuvent atteindre 4 à 5 % du prix. Les dépôts d'alumine proviennent de produits de désoxyda-10 tion non éliminés au cours de la désoxydation par l'aluminium dans la poche de coulée ainsi que d'inclusions secondaires apparaissant lors du refroidissement à l'air de l'acier, ces dépôts étant particulièrement gênants dans la zone superficielle à la limite de refroidissement de la coquille de coulée en continu. 15 x,a coulée d'acier calmé à l'aluminium par l'intermédiaire de tubes plongeant dans la coquille sous le laitier a sensible- . ment amélioré le rendement mais n'a pas permis de supprimer le traitement ultérieur au chalumeau. En général l'alimentation en acier du dispositif de coulée 20 en continu est réalisée au moyen d'une poche de coulée munie d'un déversoir. De cette poche d'acier coule en un jet plus ou moins continu dans la gouttière de distribution et de là, par l'intermédiaire de 1 ou 2 tubes plongeurs, dans la ou les coquilles de coulée en continu. Dans son trajet de la poche de 25 coulée à la gouttière de distribution, l'acier à l'aluminium court déjà le risque d'une oxydation secondaire. Il est connu, et ce, afin de réduire les pertes dues au traitement au chalumeau, de faire apparaître à l'intérieur de la coquille de coulée un écoulement dirigé. Afin de réaliser un 30 écoulement dirigé à l'intérieur de la coquille de coulée en continu on utilise actuellement des déversoirs plongeants qui font apparaître sous la couche de laitier protectrice un courant dirigé latéral, ascendant ou descendant. Cette technique permet de réduire considérablement le nombre d'inclusions dans l'acier 35 à la limite de refroidissement. L'emploi de tubes plongeurs présente toutefois l'inconvénient important que des dépôts formés de particules d'alumine se fixent dans les creux et les orifices de coulée modifiant ainsi le profil de la coulée. Ce phénomène connu sous le nom de "engorgement" rend impossible la réa-40 lisation de coulées continues successives et réduit les perspec- 72 14164 2 2134009 tives d'amélioration de productivité de ce procédé. L'inconvénient précédent est évité par un procédé non encore connu de l'état de la technique. Dans ce procédé la séparation entre l'acier et les impuretés de l'alumine est réalisée 5 dans la gouttière de- distribution, par l'intermédiaire d'un laitier purificateur. La présente invention a pour objet de fournir un procédé permettant d'éviter les inconviénients mentionnés précédemment. En outre, les coulées obtenues par le procédé suivant l'invention 10 contiennent peu d'inclusions et rendent donc superflu un traitement ultérieur au chalumeau. Dans le procédé selon l'invention l'acier s'écoule dans la gouttière de distribution par l'intermédiaire d'un entonnoir de coulée. Dans la gouttière de distribution on communique à i5 l'acier en fusion un mouvement d'écoulement turbulent horizontal auquel s'ajoute un mouvement d'écoulement oblique dirigé vers le haut contre la couche de laitier recouvrant le bain d'acier. L'acier est dirigé finalement dans les coquilles. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, 20 l'écoulement de l'acier de la gouttière de distribution dans les coquilles se fait verticalement. L'invention permet également de réaliser un écoulement horizontal de l'acier de la gouttière de distribution dans les coquilles. Suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'acier coule d'abord dans la gputtière de distribution par un entonnoir de coulée puis on lui communique dans la gouttière de distribution un mouvement d'écoulement oblique dirigé vers le haut contre la couche de laitier recouvrant le bain. L'acier est finalement dirigé dans les coquilles. 30 Les caractéristiques précédentes conduisent à un procédé permettant de satisfaire aux objets de l'invention. En particulier, l'écoulement turbulent à l'intérieur de la gouttière de distribution réalise une coagulation des inclusions d'alumine de faible diamètre restant encore dans l'acier. En outre, cette co-35 agulation favorise la remontée des inclusions de l'alumine vers . la couche de laitier recouvrant le ba^in d'acier dans la gouttière de distribution. L'écoulement oblique dirigé vers le haut a en outre un second effet : il permet de séparer de l'acier les fins dépôts d'alumine, et ainsi ces dépôts d'alumine sont entrainés 40 dans la couche de laitier recouvrant le bain d'acier avant 72 14164 3 2134009 l'écoulement de l'acier dans la coquille de coulée en continu par l'intermédiaire des tubes plongeurs. L'invention permet en outre de réaliser un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de coulée en continu 5 d'acier calmé à l'aluminium décrit ci-dessus et qui est caractérisé par le fait qu'il comprend une gouttière de distribution munie d'un ou plusieurs tubes plongeurs, un entonnoir de coulée muni d'orifices latéraux, et dépassant du couvercle de la gouttière de distribution, et un certain nombre de barreaux disposés 10 au fond de la gouttière de distribution entre l'entonnoir de coulée et le ou les tubes plongeurs. La longueur de ces barreaux est inférieure à la largeur de la gouttière de distribution. Il est intéressant de réaliser ces barreaux d'un seul tenant afin de faciliter leur remplacement. 15 Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention le barreau le plus rapproché du tube plongeur est tronqué afin de donner naissance au mouvement d* écoulement oblique dirigé vera le haut. Conformément à l'invention, les orifices latéraux de l'entonnoir de coulée sont disposés dans sa partie inférieure 20 et orientés horizontalement. Le tube plongeur peut avoir une extrémité inférieure ouverte de sorte que, initialement, l'écoulement à l'intérieur de la coquille se fait verticalement. Il est toutefois possible et souvent souhaitable, lorsque le tube plongeur a une extrémité infé-25 rieure fermée munie d'ouvertures latérales de déversement, d'obtenir un écoulement initial à l'intérieur de la coquille dirigé horizontalement, ce qui réalise en outre, une purification complémentaire de l'acier. L'entonnoir de coulée peut être réalisé d'un seul tenant et 30 posséder Tin fond fermé. Il peut également être en plusieurs parties et réalisé avec des éléments séparés. Le nombre des barreaux contenus à l'intérieur de la gouttière de distribution dépend de la dimension de celle-ci. La résistance à l'usure et donc la durée de vie des matériaux réfrac-35 taires à l'intérieur de la gouttière de distribution offrent des garanties suffisantes dans le procédé suivant l'invention, rendant possible la réalisation de coulées consécutives. Du reste, aussi bien les éléments constitutifs de l'entonnoir de coulée que ceux des barreaux de la gouttière de distribution sont, réa-Usés en matériau réfractaire et sont facilement remplaçables 72 14164 4 2134009 entre les coulées. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'entonnoir de coulée est muni d'ouvertures latérales dirigées en oblique vers le haut. En outre, l'entonnoir de coulée peut avoir 5 un fond ouvert et être fixement lié au fond de la gouttière de distribution. Il est également possible d'utiliser un entonnoir de coulée dont le fond est fermé et de le disposer à distance du fond de la gouttière de distribution. Pour les dispositifs de coulée en continu, qu'il s'agisse 10 àe dispositifs pour coulée unique ou pour plusieurs coulées, on réalise des gouttières de distribution pouvant posséder les formes les plus variées. Dans la plupart des cas les gouttières de distribution possèdent une forme droite. Toutefois, il existe également des gouttières de distribution ayant une forme en V. 15 Pour réaliser une coulée unique, l'entonnoir de coulée peut posséder Tin seul orifice. Pour les gouttières de distribution de section droite ou en forme de V, on réalise des entonnoirs de coulée possédant deux orifices ; dans le cas de la gouttière de distribution droite, les deux ouvertures sont l'une en face de 20 l'autre, alors que dans le cas de la gouttière de distribution en forme de Y, les deux ouvertures forment un Y l'une par rapport à l'autre. Un avantage important de la disposition de l'entonnoir de coulée à l'intérieur de la gouttière de distribution est de per-25 mettre d'éviter une aspiration d'air lors de la coulée et d'éviter la progression de dépôts d'alumine au cours de la coulée d'acier calmé à l'aluminium. Dans ce but l'entonnoir de coulée doit avoir une forme telle que sa section de sortie dans la gouttière de distribution soit plus petite que sa section d'admis-30 sion en dessous de la poche de coulée. -Il est avantageux de former à l'intérieur de l'entonnoir une colonne d'acier de hauteur élevée, ce qui permet de diminuer le trajet au cours duquel une oxydation superficielle peut se produire, et ce qui en même temps favorise une grande vitesse de sortie avec un muvement 35 d'écoulement orienté à l'intérieur de la gouttière de distribution. Grâce à l'invention, on peut sans difficulté réaliser des coulées consécutives, avec des écoulements orientés, sans avoir à craindre un engorgement des orifices par les dépôts d'alumine 40 qui se produisaient précédemment. 72 14164 5 2134009 Le dessin annexé illustre à titre d'exemple non limitatif deux modes de réalisation de l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe de la gouttière de distribution suivant un mode de réalisation de l'invention. 5 La figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1, la figure 3 représente en coupe un deuxième mode de réalisation de la gouttière de distribution suivant l'invention la figure 4- est une coupe selon IV-IV de la figure 3-La figure 5 représente un entonnoir de coulée à fond fermé, 10 les figures 6,7 et 8 sont des coupes selon VI-VI de la figure 5- L'acier en fusion coule dans l'entonnoir de coulée 2 dans le sens de la flèche 1 et de là par les orifices horizontaux 3 et 3' dans la gouttière de distribution 4. Cette dernière con-15 tient l'acier en fusion 5 et le laitier 6 surnageant au-dessus de celui-ci. Dans le fond 8 de la gouttière de distribution 4 sont disposés des barreaux 7 permettant de réaliser un écoulement turbulent de l'acier en fusion. Les barreaux 7 qui se trouvent à proximité des tubes plongeurs 9 et 10 sont tronqués afin 20 de réaliser un écoulement de l'acier dirigé obliquement vers le haut. Il est en général suffisant de donner au tube plongeur 9 la forme qu'il possède sur la gauche des figures 1 et 3. Toutefois, dans des cas particuliers, on peut donner au tube plongeur 10 la forme qu'il possède sur la droite des figures 1 et 3 c'est-25 à-dire avec un fond fermé et des orifices de coulée latéraux. L'entonnoir de coulée 2 peut également posséder un fond fermé comme cela est représenté à la figure 5» Grâce aux orifices 3 et 3' orientés vers le haut et réalisés dans la partie inférieure de l'entonnoir de coulée 2, on communique à l'acier en fusion 5 30 un mouvement d'écoulement turbulent dirigé vers le haut. L'angle d'inclinaison des orifices dépend de la dimension de la gouttière 4 et est en général compris entre 5 et 15°. La figure 6 représente iin entonnoir 2 muni d'un seul orifice de coulée 3 utilisable pour les procédés à coulée unique. La figure 7 représente un entonnoir 35 2 muni de deux orifices de coulée 3 et 3* et adapté aux gouttières 4 dans lesquelles l'entonnoir 2 est disposé centralement et où les deux coulées sont réalisées à l'aplomb des extrémités de la gouttière 4. La figure 8 représente un entonnoir 2 dont les orifices 72 14164 6 2134009 d'écoulement 3 et 3* forment un certain angle l'un par rapport à l'autre, et qui permettent de réaliser un écoulement favorable dans les gouttières en forme de V. 5 10 15 20 25 30 40 72 14164 7 2134009 REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser la coulée en continu d'acier doux calmé à l'aluminium, caractérisé en ce que l'on coule d'a"bord l'acier dans la gouttière de distribution par l'intermédiaire 5 d'un entonnoir de coulée, puis que l'on réalise dans la gouttière de distribution, un écoulement turbulent dirigé horizontalement auquel s'ajoute un écoulement dirigé en oblique vers le haut contre la couche de laitier recouvrant le bain,, et enfin que l'on dirige l'acier dans les coquilles. *0 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dirige l'acier de la gouttière de distribution dans les coquilles avec un mouvement d'écoulement vertical. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé à ce que l'on dirige l'acier de la gouttière de distribution dans les 15 coquilles avec un mouvement d'écoulement horizontal. 4. Procédé pour réaliser la coulée en continu d'acier doux calmé-à l'aluminium, caractérisé en ce que l'on coule d'abord l'acier dans la gouttière dë distribution par l'intermédiaire d'un entonnoir de coulée, puis que l'on communique à l'acier 20 dans la gouttière de distribution, un mouvement d'écoulement turbulent dirigé en oblique vers le haut, eontre la couche de laitier recouvrant le bain, et que l'on dirige finalement . l'acier dans les coquilles. 5. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'une 25 quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une gouttière de distribution munie d'un ou plusieurs tubes plongeurs, un entonnoir de coulée situé à distance du ou des tubes plongeurs, et dépassant du couvercle de la gouttière de distribution, des barreaux disposés au fond de la gouttière 30 de distribution entre l'entonnoir de coulée et le ou les tubes plongeurs. 6. Dispositif suivant la revendication caractérisé en ce que la longueur desdits barreaux est inférieure à la largeur de ladite gouttière de distribution. 35 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les barreaux sont réalisés d'un seul tenant. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le barreau le plus rapproché du 40 tube plongeur possède une forme tronquée. 72 14164 8 2134009 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les orifices latéraux dudit entonnoir de coulée sont disposés dans sa partie inférieure et dirigés horizontalement. 5 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9 caractérisé en ce que le tube plongeur possède une extrémité inférieure ouverte. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9 caractérisé en ce que le tube plongeur possède une extré- 10 mité inférieure fermée et est muni d'orifices d'écoulement latéraux. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que l'entonnoir de coulée est réalisé d'un seul tenant et possède un fond fermé. 15 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 11 caractérisé en ce que l'entonnoir de coulée est en plusieurs parties et réalisé à l'aide d'éléments séparés. 14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que l'entonnoir de coulée possède des 20 orifices latéraux dirigés en oblique vers le haut. 15- Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que l'entonnoir de coulée possède un fond ouvert et est fixement lié au fond de la gouttière de distribution. 16. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en 25 ce que l'entonnoir de coulée possède un fond fermé et se trouve à distance du fond de la gouttière de distribution. 17• Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'entonnoir de coulée possède un seul orifice. 3 0 18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 15 et 16 caractérisé en ce que 1'entonnoir de coulée possède deux orifices. 19* Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que les deux orifices sont disposés l'un, en face de l'autre. 35 20. Dispositif suivant la revendication 17 caractérisé en ce que les orifices forment un V l'un par rapport à l'autre. 21. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les orifices de coulée ' sont dirigés obliquement vers le haut et forment un angle de 5 40 à 15° par rapport à l'horizontale.