Brevet FR2333596A1 — publié le 19770701

La présente invention concerne un procédé et un équipement pour produire des lingots d'acier horizontaux et plats d'une largeur supérieure a la hauteur, l'acier étant coulé à partir d'une poche dans des moules horizontaux longs ayant une surface supérieure ouverte dans une atmosphère de gaz de protection sensiblement exempte d'oxygène et en déplacent simultanément le moule par rapport la poche. Un procédé pour produire des lingots plats d'acier ayant une section transversale faible, en particulier en aciers sensibles à la ségrégation, comporte la coulée de l'acier dans des moules horizontaux longs ayant des surfaces supérieures ouvertes, la surface supérieure étant maintenue a une température telle qu'elle se solidifie, mais reste suffisamment plastique pour qu'elle se tasse quand la solidification et le retrait continuent dans le moule. Il a cependant été trouvé que certains types d'aciers, et particulièrement des aciers relativement faiblement, alliés teneur élevée de carbone, ne conviennent pas pour la coulée par ce procédé avec refroidissement retardé de la surface supérieure.Pendant la ségrégation du type,A, il se forme des cheminées partir de la surface vers l'intérieur du lingot, les cheminées étant remplies de matière ayant un point de fusion plus bas que le reste du lingot. Quand les surfaces du lingot se sont solidifides, l'exception de la surface supérieure, qui en fait s'est solidifiée aussi mais en restant encore suffisamment plastique pour le tassement, il apparait par degrés une pression réduite dans le centre du lingot du fait du retrait ayant lieu pendant la solidification. Si la cheminée de ségrégation n'estpas encore remplie de métal en fusion, ce métal en fusion est aspiré vers le centre du lingot, de sorte qu'une communication ouverte est établie.Il en résulte la formation de pores importants communiquant avec l'atmosphère ambiante. La présente invention a pour objet un procédé et un équipement pour produire des lingots plats d'acier ayant une largeur supérieure & la hauteur dans des conditions évitant cette perforation å partir de la surface supérieure. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, quand la coulée est complete,Te le lingot est refroidi dans le moule par balayage de la surface supérieure du lingot par un fluide réfrigérant tel que de l'eau ou un autre liquide, par exemple de l'azote liquide. Suivant un mode d'utilisation de l'invention, la surface supérieure du lingot est inondée avec le réfrigérant dans un délai de 1 à 120 secondes et de préférence 10 à 60 secondes après la fin de la coulée. Suivant un mode d'opérer particulièrement avantageux, la surface supérieure du lingot est inondée avec de l'eau dans un délai de 40 à 60 secondes après la fin de la coulée et pendant une durée de 8 à 12 secondes. Suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, la surface supérieure du lingot peut être arrosée avec de l'azote liquide pendant que le moule contenant le lingot est encore dans l'atmosphère gazeuse de gaz de protection. Après l'arrosage de la surface supérieure du lingot par le réfrigérant, le moule contenant le lingot peut être tourné de 1800 autour de son axe longitudinal afin que les pores éventuels existant å l'intérieur du lingot soient orientés centralement. Quand le lingot n'est pas tourné après l'arrosage de sa surface supérieure, celle-ci est maintenue à une température la rendant suffisamment plastique pour son tassement quand la solidification de l'intérieur du lingot continue. L'équipement de coulée selon l'invention est caractérisé par un tunnel de coulée rempli d'un gaz de protection et ayant des obturations aux extrémités pour empêcher l'entrée d'air dans le tunnel un transporteur pour déplacer longitudinalement les moules travers le tunnel, une poche pour la coulée de l'acier dans les moules, cette poche étant construite dans le tunnel pour assurer l'étanchéité avec ltextérieur, et un dispositif pour maintenir la surface supérieure des lingots å une température élevée telle que cette surface se solidifie mais en restant suffisamment plastique pour se tasser quand la solidification de l'intérieur du lingot continue. I1 a été trouvé qu'au laminage ou au forgeage des lingots obtenus par le procédé selon l'invention et ayant des extrémités coupées a angle droit, il est formé au milieu des extrémités du lingot un évidement et un bombement sur les cOtés du lingot. Pour éviter cette difficulté, les extrémités des moules sont incurves vers au moins å l'intérieur, la flèche de l'arc étant de 10 à 50 % de la largeur du moule. Les caractéristiquesde l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée å titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure unique représente schématiquement en perspective un équipement selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Un équipement pour la coulée de lingots d'acier ayant une section transversale faible, appelés lingots horizontaux, comporte une poche de coulée mobile 1 et une poche intermédiaire 2, cette dernière étant construite pour être solidaire de façon étanche avec le tunnel de coulée 3, par exemple au moyen d'un bouchon de sable (non représenté). Les moules 4 sont transportés continuellement à travers le tunnel de coulée 3 par un transporteur 5. Un gaz de protection, de préférence de l'azote ou de l'argon, est envoyé dans le tunnel 3 pour empêcher l'oxydation de l'acier pendant la coulée et la solidification. Des bouchons (non représentés) sont établis aux deux extrémités du tunnel 3 pour empêcher l'entrée d'air. De plus, le tunnel est muni 9 l'intérieur d'un dispositif 6 pour envoyer un liquide réfrigérant sur les surfaces supérieures des lingots. Si le réfrigérant est de l'eau, il est nécessaire de former une chambre séparée pour l'arrosage, afin que l'atmosphère en gaz de protection ne soit pas détruite l'intérieur du tunnel de coulée.Par contre, si le réfrigérant est, par exemple, de l'azote liquide, l'arrosage peut avoir lieu pendant que le moule se trouve dans le compartiment a gaz de protection. Le compartiment de solidification du tunnel de coulée peut comporter un dispositif 7 pour chauffer la surface supérieure des lingots. Selon les besoins, des aciers de types différents nécessitent différents taux d'apport de chialeur, mais pour certains types d'aciers l'arrosage peut même 8tre-fait sans aucun apport de chaleur supplémentaire. L'apport de chaleur a lieu habituellement après l'arrosage de la surface supérieure des lingots avec réfrigérant. Par le procédé de coulée selon l'invention, l'acier est transporté l'équipement de coulée å partir des fours a acier dans la poche mobile 1 et cet acier est versé dans la poche intermédiaire 2. L'acier est coulé directement de la poche dans le moule se trouvant dans le tunnel rempli de gaz de protection. Les moules 4 sont transportés continuellement le long du tunnel pour passer dans le poste de coulée 8 et vers les compartiments d'arrosage et de solidification. Dans le compartiment d'arrosage, qui est une chambre séparée dans le cas d'utilisation d'eau, la surface supérieure du lingot est arrosée par le liquide réfrigérant -1 å 120 secondes et de préférence 10 a 60 secondes après la fin de la coulée dans le moule. Quand de l'eau est utilisée, arrosage est effectué 30 60 secondes après la fin de la coulée et pendant une durée de 8 a 12 secondes.Dans le cas d'utilisation d'azote liquide, par exemple, l'arrosage peut avoir lieu pendant que le moule se trouve dans l'atmosphère de gaz de protection, parce que cet arrosage ne contamine pas l'azote gazeux, contrairement au cas de l'eau. Après l'arrosage par le réfrigérant, les moules sont entrainés vers le compartiment de solidification dans lequel de la chaleur est envoyée selon les besoins à la surface supérieure des lingots. Des aciers de types différents nécessitent différents apports de chaleur: et des aciers de certains types ne demandent aucun apport de chaleur supplémentaire. Après solidification au moins des parties extérieures du lingot, le lingot est sorti du tunnel de coulée et,suivant un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, le lingot est ensuite tourné de 1800 autour de son axe longitudinal. Du fait de cette rotation, les pores éventuels seront orientés plus centralement que dans les lingots n'ayant pas été tournés. La rotation a aussi un effet favorable sur le contenu ségrégations parce que la ségrégation provoquée par la sédimentation et un écoulement par gravité est diminuée. Après la sortie des lingots des moules, ceux-ci sont refroidis, nettoyés, inspectés et vernis, après quoi ils peuvent être renvoyés dans le tunnel sur le transporteur 5. Le procédé de coulée selon l'invention convient bien pour le fonctionnement automatique. Pour permettre d'obtenir des ébauches de lingots avec des écarts faibles de poids, le moule est pesé pendant la coulée. Une bascule (non représentée) montre la progression du poids d'acier dans le moule. Cela permet un réglage précis du poids d'acier soit par l'opérateur 9 arrêtant la coulée quand le poids désiré a eté atteint, soit par un système automatique arrêtant la coulée quand le poids désiré est atteint. Dans le laminage ou le forgeas de lingots horizontaux ayant des extrémités coupées angle droit, il a été constaté qu'il apparaît une dépression au milieu des extrémités du lingot et un bombement des cotés du lingot. Ce bombement provoque des difficultés dans la suite du traitement, et par suite il doit être supprimé, de sorte qu'il en résulte une perte de matière atteignant environ i 2 % du poids du lingot. Par suite: selon un mode d'utilisation de l'invention, les extrémités 10 du moule ont des surfaces en arcs vers l'extérieur de sorte que les surfaces des extrémités du lingot reçoivent une convexité atteignant 10 à 50 % de la largeur du lingot. De cette façon le bombement des côtés du lingot est évité pour le laminage ou l'ébauchage. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut astre mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire des lingots d'acier horizontaux plats d'une largeur supérieure d l'épaisseur, suivant lequel l'acier est coulé à partir d'une poche dans des moules horizontaux longs ayant unesurface supérieure ouverte et dans une atmosphère de gaz de protection sensiblement exempte d'oxygène, et pendant le déplacement du moule par rapport à la poche, caractérisé par le refroidissement du lingot dans le moule après la fin de la coulée en arrosant la surface supérieure du lingot avec un fluide réfrigérant tel que de l'eau ou un autre liquide, par exemple de l'azote liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'arrosage de la surface supérieure du lingot avec le fluide réfrigérant dans un délai de 1 a 120 secondes et de préférence de 10 à 60 secondes après la fin de la coulée. 3. Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé par l'arrosage de la surface supérieure du lingot avec de l'eau 30 a 60 secondes après la fin de la coulée et pendant une durée de 8 å 12 secondes. 4. Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé. par l'arrosage de la surface supérieure du lingot avec de l'azote liquide pendant que le lingot contenu dans le moule est encore dans l'atmosphère de gaz de protection. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce qu'après l'arrosage de la surface des lingots par le fluide réfrigérant le lingot contenu dans le moule est tourné de 180 autour de son axe longitudinal afin que les pores éventuels du lingot soient orientés plus centralement. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'après l'arrosage de la surface du lingot avec le fluide réfrigérant la surface supérieure du lingot est maintenue a une température la rendant suffisamment plastique pour permettre son tassement quand la solidification de l'intérieur du lingot continue. 7. Equipement de coulée pour produire des lingots plats d'acier, caractérisé par un tunnel de coulée rempli d'un gaz de protection et ayant des bouchons aux extrémités pour empêcher la pénétration d'air dans le tunnel, un transporteur pour entraîner longitudinalement des moules horizontaux longs ayant une largeur supérieure la profondeur pour les faire passer dans le tunnel, une poche pour couler l'acier dans le moule, cette poche étant fixée de façon étanche au tunnel de coulée, et des moyens pour maintenir la surface supérieure des lingots a une température telle que cette surface se solidifie mais en restant suffisamment plastique pour qu'elle se tasse quand la solidification continue a l'intérieur du lingot. 8. Equipement selon la revendication 7 caractérisé en ce que les extrémités des moules sont incurvées vers l'extérieur, au moins sur le cté intérieur de ces extrémités, cette courbure en arc atteignant 10 à 50 Z de la largeur du moule. 9. Equipement selon revendication 7 ou 8, caractérisé par un dispositif pour envoyer sur la surface supérieure du lingot un fluide réfrigérant tel que de l'azote liquide ou de l'eau. 10. Equipement selon l'une quelconque des revendications 7 a 9 > caractérisé par une bascule pour peser le moule pendant la coulée afin d'indiquer la progression du poids d'acier dans le moule, la coulée étant arretée quand le poids désiré pour le lingot a été atteint.