Brevet FR2150723A1 — publié le 19730413

La présente invention est relative à un nouveau procédé pour réaliser l'alimentation en métal liquide d'une installation de coulée continue de barres pleines, de section circulaire, en un mental tel que l'acier. La présente invention se rapporte plus particulièrement au procédé dans lequel on communique une rotation, autour d'un axe vertical, à ltensemble constitué par la barre en cours de solidifiction, le moule ainsi que le dispositif de guidage et d'extraction, ou dans le cas où l?on communique seulement une rotation autour d'un axe vertical, à la partie du metal liquide qui est présent au centre de la barre en cours de solidification. Dans ce dernier cas, la rotation peut etre obtenue à l'aide de champs électriques > alors que, dans le premier cas, la rotation est, de préference, obtenue par des moyens mécaniques. La présente invention est relative à un procéde et à un dispositif qui permettent de réaliser l'alimentation en métal liquide pour mettre en oeuvre des procédés de ce type, avec pour but de réduire l'importance des impuretés qui sont introduites dans le bain metallique, tout en conservant les avantages inhérents à ces procédés de coulée continue rotative. La présente invention a pour objet un procédé d'alimentation en métal liquide pour réaliser la coulée continue rotative de barres métalliques pleines, de section circulaire3 caractérisé par le fait que le métal liquide est amené par une busette verticale dont l'extrémité inférieure est immergée dans le métal liquide en cours de solidification, la surface libre de ce bain étant de préférence protégée contre I'oxydation par un moyen convenable. Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la busette d'amenée du métal liquide se trouve située dans l'axe de la barre en cours de solidification. Dans un second mode de mise en oeuvre de l'inventionv la busette d'amenée du métal liquide se trouve située entre un point excentré par rapport à l'axe vertical de la barre, la busette entant stationnaire ou tournant d'un mouvement circulaire autour de l'axe de la barre en cours de fabrication, de préférence à une vitesse voisine lu la vitesse du métal liquide dans lequel elle est immergée. Le moyen de protection contre 1V oxydation de la surface du métal liquide en cours de solidification dans le moule pesta par exemple être constitue par une couche de laitier de nature appropriée, ou encore par un gaz- inerte > en particulier par de l'azote ou de l'argon, amené au voisinage de la surface du bain sous forme gazeuse ou de préférence sous forme liquéfiée à basse température, Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on fait tourner autour de son axe vertical l'ensemble de la barre en cours de solidification, ou tout au moins sa partie liquide, à une vitesse de rotation peu élevëe, de préférence légèrement au-dessus de la vitesse minimale qui est nécessaire pour obtenir l'effet de centrifugation qui est indispensable à l'obtention d'une barre pleine, de section circulaire, et de bonne qualité. A titre exemple, une barre pleine, d'un diamètre de 430 mm, peut être entraînée en rotation à une vitesse de l'ordre de 60 à 100 tours/minute, sans bien entendu que cette gamme de vitesse constitue une limitation impérative des caractéristiques de l'invention. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue un dispositif pour réaliser la coulée continue rotative de barres métalliques pleines, de section circulaire, caractérisé par le fait que, pour l'alimentation en métal liquide de la partie supérieure de la barre en cours de solidification, il comporte une busette verticale en un matériau réfractaire, dont la partie inférieure est immergée dans le métal liquide. Dans un premier mode de réalisation de ce dispositif, l'axe de la busette est confondu avec l'axe de la barre en cours de fabrication. Dans un second mode de réalisation du dispositif d'alimentation selon l'invention, l'axe vertical de la busette est décalé lateralement par rapport à l'axe vertical de la barre et la busette est stationnaire ou entraînée en rotation autour de l'axe vertical de la barre avec une vitesse, de préférence voisine de la vitesse de rotation du métal liquide dans lequel elle est immergée. La rotation de la busette peut entre obtenue, par exemple, par un entrainement mécanique, ou par un entraînement électrique synchronisé avec l'entraînement en rotation du métal liquide. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'illustration et sana aucun caractère limitatif, plusieurs modes de mise en oeuvre, en se référant au dessin annexe sur lequel - la figure i reprsente une vue schématique en coupe d'un dispositif d'alimentation selon un premier mode de réaliser tion de l'invention ; - la figure 2 es-- ne vue en coupe selon Il - II de la figure 1; et - la figure 3 repré .te une variante du dispositif représenté sur les figure 1 et 2. La figure 1 représente de manière schematqu , en coupe, la partie sup -rieure d'une installation de coulée continue de barres pleines, de section circulaire, dans laquelle la barre en cours de solidification, ainsi que tous ses organes de guidage et d'entraanem.ent, sont entraînés en rotation autour de leur axe vertical, comme représenté par la flèche du bas de la figure 1. On voit en particulier le moule 1 représenté de manière schématique, qui, d'une façon conventionnelle, peut être par exemple réalisé en cuivre, avec un refroidissement obtenu par circulation d'eau, ce moule étant entraîné en rotation par un dispositif conventionnel. Le métal liquide qui est amené dans le moule s'y refroidit et, sous l'action d'un refroidissement secondaire, non représen té, assure la formation de la barre 2, de section circulaire. Dans la partie représentée en coupe axialeS on peut voir la périphérie 2a de la barre qui est constituée par du metal solidifié, tandis que la partie centrale 2b est constituée par du métal liquide, qui se solidifie progressivement, au fur et à mesure que la barre est extraite vers le bas et se refroidit. Une busette 3, en materiau refractaire, est disposée dans l'axe de la barre 2, en étant reliée à un réservoir 4 qui contient le métal liquide 5 (par exemple de l'acier). Le débit du métal liquide dans la busette 3 (qui peut être par exemple réglé par la pression ferro-statique du metal dans le récipient 4, ou par tout autre moyen) correspond à la vitesse d'extraction par le bas de la barre, de manière à maintenir le niveaudu métal liquide légèrement au-dessus de l'extré- mité inférieure de la busette 3. Dans le mode de réalisation décrit, la busette 3, qui est fixe, ne subit aucune rotation. Pour préserver la surface du bain de métal liquide vis-à-vis de l'oxydation, une couche de laitier 6 est placée au-dessus du bain de metal liquide autour de la busette. A titre d'exemple, on peut réaliser, de cette manière, des barres en acier, de section circulaire, ayant un diamètre de t30 mm, avec une vitesse d'extraction de 2 mètres à la minute, en utilisant une busette en un matériau réfractaire constitué par du zircone, qui présente un diamètre interne de 38 mm et une épaisseur des parois d'environ 10 mm. On règle le débit de l'acier de manière à maintenir le niveau du bain de métal entre 30 et 60 mm au-dessus de l'extrémité inférieure de la busette. On utilise comme couche de protection un laitier de synthèse de constitution convenable. La vitesse de rotation de la barre peut être, par exemple, de l'ordre de 5û à 100 tours/minute. Dans une variante, on peut remplacer la couche de laitier par un apport d'azote liquéfié à basse température, amené sur la surface du bain de métal liquide avec un débit de l'ordre de 1 à 2 litres à la minute. Dans une variante du mode de réalisation représenté sur lizsfiguresl et 2, on décale l'axe vertical de la busette 3 (comme représenté sur la figure 3) et l'on communique à la busette un mouvement de rotation autour de l'axe 7 de la barre, à une vitesse de préférence sensiblement voisine de la vitesse de rotation du métal liquide. La rotation de la busette peut être réalisée à l'aide d'un moyen quelconque, par exemple par entraînement mécanique ou électrique d'une coupelle sous laquelle est fixée la busette. On peut, par exemple, excentrer la busette de préférence au 2/3 du rayon en conservant les autres caractéristiques qui ont été définies ci-dessus, en ce qui concerne le dispositif représenté sur la figure 1. Dans une variante, on peut appliquer le dispositif qui vient d'être décrit pour alimenter en métal liquide la barre en cours de formation, dans un procédé où la partie solide de la barre ne subit aucun mouvement de rotation autour d'un axe vertical, alors que le métal liquide situé au centre est entraîné en rotation autour de son axe vertical, par exemple par l'action de champs électromagnétiques tournants. Le procédé selon l'invention permet l'obtention de barres coulées en continu, qui présentent des qualités métallurgiques particulièrement bonnes. Les barres ainsi obtenues pressentent peu de défauts à leur partie centrale et ne comportent qu'un nombre extrêmement réduit d'inclusions. En outre ces barres présentent une excellente qualité de surface. Elles sont particulièrement aptes à permettre directement la fabrication par laminage de tubes d'acier de très haute qualité. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toute modification désirable, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS n. Procédé d'alimentation en métal liquide, pour la coulée continue d'ébauches métalliques pleines, de section circulaire, dans lequel au moins la partie non solidifié du métal introduit dans le moule est entraînée en rotation autour d'un axe vertical, caractérisé par le fait que l'alimentation en métal liquide s'effectue par l'intermédiaire d'une busette à axe vertical, dont l'extrémité inférieure est immergée dans le métal liquide en cours de solidification. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'axe de la busette est situé dans l'axe de la barre en cours de fabrication. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la busette est excentrée par rapport à l'axe de la barre en cours'de fabrication. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la busette est entraînée en rotation autour de l'axe vertical de la barre, de préférence à une vitesse égale ou voisine de la vitesse de rotation du métal liquide. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on réalise la protection de la surface libre du bain de métal liquide par une couche de laitier de synthèse à l'état solide ou liquide. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé par le fait que l'on réalise la protection de la surface libre du bain de métal liquide par apport de gaz inerte, notamment un gaz tel que l'azote ou l'argon à ltëtat liquide. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'ensemble constitué par le moule, la barre en cours de solidification et les organes de guidage et d'extraction de la barre, sont simultanément entraînés en rotation autour de l'axe vertical de la barre. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé par le fait que, seule, la partie encore liquide du métal en cours de solidification est entraînée en un mouvement de rotation autour dçun axe vertical, sous l'action de champs électromagnétiques. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une busette à axe vertical, en un matériau réfractaire, destinée à l'amenée de métal liquide et dont la partie inférieure débouche à l'intérieur du métal liquide contenu dans le moule de solidification. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'axe de la busette est confondu avec l'axe du moule. il. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'axe de la busette est décalé par rapport à l'axe du moule. 12. Dispositif selon les revendications 9 à 11, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen pour entraîner en rotation la busette autour de l'axe vertical du moule. 13. Barre métallique pleine, par exemple en acier, de section circulaire, caractérisée par le fait qu'elle est obtenue selon l'une quelconque des revendications i à 8 et qu'elle présente de bonnes qualités métallurgiques, et en particulier un nombre réduit d'inclusions ainsi que d'excellentes qualités de surface.