Brevet FR2187465A1 — publié le 19740118

La prbsente invention se rapporte à un procédé pour la coulée continue d'un métal selon lequel on introduit de façon continue un métal en fusion aans une lingotière refroidie énergiquement, on extrait de façon continue de ladite lingotière le produit superficiellement solidifié ainsi formé, et on soumet le produit a un refroidissement complémentaire à la sortie de la lingotiere jusqu'a solidification complète dudit produit. bans la mise en oeuvre du procédé de coulée du genre précité, on cherche génèralement a obtenir un produit ae qualité constante, homogène, et exempt de défauts. On sait en particulier que les conditions de refroidissement et la vitesse d'extraction du produit influencent la macrostructure de celui-ci. L'importance des phénomènes de ségrégation ainsi que la quantité et la répartition des inclusions sont conditionnées pour un métal de nuance donnée par les mouvements se développant au sein du métal liquide entre la surface de celuici et la zone de solidification à coeur. Il existe en effet au sein du métal liquide des mouvements naturels dûs au niveau de la lingotière à l'impact du jet de coulée et en aval de celle-ci aux phénomènes de convection thermique. Ces mouvements provoquent un brassage qui favorise l'homogénéité du produit et la répartition des inclusions. On peut favoriser le développement de mouvements de brassage au sein du métal liquide en soumettant par exemple le métal en fusion à l'action des champs électromagnétiques. La présente invention a pour but d'améliorer la qualité des produits obtenus par coulée continue, en particulier en ce qui concerne ltélimination des inclusions. A cet effet l'invention a pour objet un procédé de coulée continue selon lequel on introduit un métal en fusion dans une lingotière sensiblement verticale et on extrait ae façon continue le produit superficiellement solidifié forme aans ladite lingotière, procédé caractérisé en ce que l'on introduit le metal en fusion en dessous du niveau du métal liquide dans la lingotière et on imprime au métal liquide dans une zone adjacente à la paroi de la lingotière sur toute la périphérie de celle-ci un mouvement orienté selon l'axe du produit et de sens opposé au sens d'introduction du métal. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode caractérisé en ce qu'il comprend une lingotière de forme générale tubulaire ceinturée par une enceinte parcourue par un liquide de refroidissement, un inducteur électromagnétique disposé autour de la lingotière et prodisant un champ magnétique glissant orienté selon l'axe de la lingotière et se déplaçant en sens inverse du sens d'extraction du produit coulé, et une busette d'introduction du métal liquide dans la lingotière, l'orifice de cou lèe de ladite busette étant situé de telle façon à l'intérieur de la lingotière que le niveau d'introduction du métal liquide se situe au niveau d'une zone d'action de l'inducteur électromagnétique. Selon une caractéristique particulière du dispositif, l'inducteur électromagnétique est disposé à l'intérieur de l'enceinte de refroidissement de la lingotière. Le procédé selon l'invention permet d'établir au sein du métal liquide se trouvant dans la lingotière un mouvement continu caractérisé par un déplacement axial vers le bas au métal introduit et un déplacement latéral ascendant consécutif au voisinage de la paroi de la lingotière sous l'effet du champ magnétique appliqué. Les inclusions se trouvent ainsi ramenées a la surface du métal liquide sans risque de réentraînement au sein du métal sous l'effet au jet de coulée. De toute façon l'invention sera bien comprise en se reportant a la description d'un exemple de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode donnée dans ce qui suit en référence aux figures des dessins annexés dans lesquelles La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif ae coule continue selon l'invention. ba figure 2 représente une yariante de réalisation d'un dispositif selon l'invention. bn se reportant à la figure 1, on voit que le dispositif comprend une lingotière 1 de forme tubulaire refroidie sur toute sa longueur par un courant forcé de liquide de refroidissement circulant à vitesse élevée dans un espace annulaire a ae faible largeur ceinturant la paroi de la lingotière, le liquide ae refroidissement étant respectivement introduit et évacué par des chambres référencees 3,4. la paroi de la lingotière est constituée de préférence en un matériau présentant à la fois une grande conductibilité calorifique et une conductibilité électrique aussi basse que possible, par exemple un alliage de cuivre et de beryllium.La paroi externe 5 délimitant l'espace de circulation du liquide de refroidissement peut être constituéeen ce même matériau ou également en un alliage amagnétique tel que l'acier inoxydable amagnétique. Un inducteur électromagnétique 6 est disposé autour de la chambre de refroidissement de la lingotière et s'étend substantiellement sur la plus grande partie de la longueur de celle-ci. Cet inducteur est constitué par une série de conducteurs en cuivre, éventuellement tubulaires et refroidis à l'eau, perpendiculaires à l'axe de la lingotière et disposés dans des encoches ménagées dans un empilage de tôles. Les conducteurs sont connectés de façon appropriée au réseau alternatif triphasé de façon à ce que le courant circulant dans ces conducteurs produise un champ magnétique approximativement sinusoidal progressant longitudinalement selon l'axe de la lingotière. Un tel champ est générale- ment appelé champ glissant, l'inducteur 6 constituant le stator d'un moteur linéaire. Le métal liquide est introduit de façon continue dans la lingotière en dessous du niveau moyen du métal liquide par une busette 7 en matériau réfractaire, l'orifice inférieur de cette busette se trouvant situé à un niveau cor respondant au niveau d'une zone d'action de l'inducteur électromagnétique 6. Une telle busette est également connue sous le nom de busette immergée. belon la variante d'exécution représentée sur la figure 2, l'inducteur electromagnétique 6 est constitué par des spires o aisposées directement à l'intérieur d'une enceinte de refroidissement 9 entourant la paroi de la lingotière. Ce mode de réalisation présente l'avantage de permettre une meilleure propagation du champ magnétique à l'intérieur de la lingotière. Le métal en fusion introduit par l'orifice de la busette 7 pénètre a lin- terieur du metal liquide contenu dans la lingotière avec une certaine quantité de mouvement et provoque Qe ce fait la formation d'un courant descendant axial au sein du métal. Le champ magnétique glissant agit dans la zone adjacente à la paroi de la lingotière de façon à imprimer au métal liquide se trouvant dans cette zone un mouvement ascendant de sens opposé au sens d'introduction du métal. Par action combinée de ces deux actions il s'etablit dans la lingotière un courant circulatoire permanent, le métal descendant dans la zone axiale de la lingotière et remontant dans la zone périphérique.Les inclusions se trouvent de ce fait ramenées à la surface du bain de métal et se rassemblent autour de la busette dans une zone relativement calme sans risque de réentraîne- ment dans le métal liquide. L'effet de cisaillement provoqué par le champ magnétique dans la zone périphérique de la lingotière prévient également la formation d'une zone basaltique å gros grains orientés au niveau de la lingotière. I1 est bien entendu possible de prolonger cette action au delà de la lingo tière par un brassage électromagnétique dans la zone de refroidissement secondaire du produit forme. I1 peut enfin se révéler avantageux d'utiliser une huile par exemple végétale aux fins de lubrification des parois de la lingotière. Le procédé selon l'invention permet d'améliorer la qualité des produits obtenus par coulée continue en supprimant au moins en grande partie l'entraî- nement des inclusions dans le produit coulé. I1 peut s'appliquer aussi bien lorsque le métal est en contact avec l'atmosphère dans la lingotière que lorsque celui-ci est recouvert d'une couche de laitier protecteur ou en contact avec une atmosphère contrôlée. Le procédé trouve son application pour la coulée continue des métaux, et en particulier de l'acier calmé. REVhNDICATIONS 1. Procédé de coulée continue selon lequel on introduit un métal en fusion dans une lingotière sensiblement verticale et on extrait de façon continue le produit superficiellement solidifié formé dans ladite lingotière, procédé caractérisé en ce que l'on introduit le métal en fusion en dessous du niveau du métal liquide dans la lingotière et on imprime au métal liquide dans une zone adjacente à la paroi de la lingotière sur toute la périphérie de celleci un mouvement orienté selon l'axe du produit et de sens opposé au sens d'introduction du métal. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une lingotière de forme générale tubulaire ceinturée par une enceinte parcourue par un liquide de refroidissement, un inducteur électromagnétique disposé autour de la lingotière et produisant un champ magnétique glissant orienté selon l'axe de la lingotière et se déplaçant en sens inverse du sens d'extraction du produit coulé, et une busette d'introduction du métal liquide dans la lingotière, l'orifice de coulée de ladite busette étant situé de telle façon a l'intérieur de la lingotière que le niveau d'introduction du métal liquide se situe au niveau d'une zone d'action de l'in ducteur électromagnétique. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'inducteur électromagnétique est disposé à l'intérieur de l'enceinte de refroidissement de la lingotière.