Brevet FR2362690A1 — publié le 19780324

La présente invention concerne la technique de coulée des métaux, et plus spécialement la coulée de l'acier en lingotières. I1 est connu depuis longtemps, en aciérie, d'agir sur le refroidissement de la partie formant la tête du lingot, pour éviter autant que possible les retassures qui se forment du fait du retrait du métal au cours de sa solidification et réduire ainsi la chute en tette du lingot. Selon la manière dont cette opération est conduite, et selon le pourcentage de chute résultant sur le lingot, on constate des différences importantes sur le plan économique. Différentes méthodes ont déjà été proposées pour résoudre ce problème. I1 est bien connu, par exemple, de disposer dans la partie supérieure de la lingotière un garnissage constitué soit par des plaques assemblées, soit par une matière qui est damée ou pressée dans un gabarit de moulage, l'ensemble étant étudié pour produire une refusion du métal dans la partie supérieure du lingot et (ou) pour ralentir la solidification dans cette partie par isolation. Il est connu également de verser ou de déposer des poudres exothermiques et (ou) isolantes sur le métal après la coulée. On a proposé, notamment, de déposer sur le métal deux poudres différentes, d'abord pour provoquer une refusion, et ensuite pour isoler le métal vis-à-vis de l'extérieur. Les résultats obtenus ont donné satisfaction, c'est-à-dire qu'il a été possible, par ce moyen, de réduire très fortement les retassures en tête du lingot, mais l'application de cette technique exige le respect de données bien précises en ce qui concerne notamment le moment de l'addition des poudres à la lingotière. Une telle précision représente un inconvénient lors du travail en aciérie et peut difficilement être atteinte, et le non respect des données mentionnées aboutit à des résultats nettement inférieurs. On a proposé également de résoudre ce problème en réalisant, à partir de matières appropriées, ayant un effet exothermique et (ou) isolant un système formant "chapeau", qui était constitué par un réceptacle, par exemple en carton, contenant les matières appropriées et muni d'un orifice central. Lors de la coulée de l'acier, d'une part ce "chapeau" de densité plus faible remontait à la surface, et d'autre part, le carton ou la matière analogue constituant le réceptacle brûlait sous l'effet de la chaleur dégagée par le metal, pour libérer les matières, qui agissait alors sur le métal coulé en vue de contrôler sa solidification. Toutefois, un inconvénient des systèmes de "chapeaux" de ce type réside dans le fait que le "chapeau" évidé en son milieu pour permettre le passage de l'acier liquide s'accroche souvent aux parois de la lingotière au lieu de sté- lever jusqu'au sommet, de sorte qu'il en résulte la formation d'un lingot présentant de nombreux défauts de surface, et qui parfois même doit être mis au rebut. Un avantage commun aux deux procédés mentionnés réside dans le fait qu'ils évitent la préparation de la lingotière, qui est requise dans le cas d'un garnissage formé de plaques ou de poudre damée ou pressée en place. I1 suffit en effet, dans l'un des cas, de verser les compositions à l'état de poudre sur l'acier liquide, et dans l'autre cas de placer le "chapeau" au fond de la lingotière. Le but de l'invention est de créer un procédé utilisable lors de la coulée des métaux, notamment en aciérie, présentant les avantages résultant des deux procédés indiqués cidessus sans en avoir les inconvénients, c'est-à-dire sans devoir respecter des conditions d'addition exactement définies et sans avoir à craindre les défauts de surface qui peuvent résulter de l'accrochage d'un "chapeau" sur les parois de la lingotière. L'invention est matérialisée à cet effet dans un procédé utilisable lors de la coulée des métaux notamment en aciérie, visant à réduire ou à éviter les retassures en tette du lingot sous l'effet du retrait produit par la solidification du métal, caractérisé en ce qu'on dépose au fond de la lingotière ou du moule une charge de composition à effet exothermique et (ou) isolant se présentant sous la forme de sphères. Dans l'ensemble de la description, l'expression "sphères" doit être prise dans un sens large, les éléments constituant la charge utilisée suivant l'invention pouvant se présenter sous la forme de billes, boules, sphéroïdes ou sous des formes analogues se rapprochant d'une forme sphérique, en étant capables de "rouler". La charge anti-retassures ainsi déposée dans la lingotière et formée d'un grand nombre de sphères subit, sous l'effet du jet d'acier ou de métal liquide qui arrive sensible ment au milieu du fond de la lingotière, un mouvement d'écartement ou d'éjection latéral, en direction des parois, et au fur et à mesure du remplissage de la lingotière les sphères constituant cette charge anti-retassures remontent avec le métal en flottant sur lui du fait de leur densité plus faible et en "roulant" sur les parois de la lingotière lorsqu'elles viennent à leur contact, tout accrochage sur lesdites parois, donnant lieu au cours de la solidification à des défauts de surface du lingot, étant évité du fait même de la subdivision de la charge en sphères individuelles et du mouvement de roulement de ces sphères sur ces parois.On comprend aisément qu'un tel mouvement de roulement, assurant la fonction recherchée, c'est-à-dire l'absence d'accrochage sur les parois, est obtenu avec des éléments dont la forme n'est pas absolument sphérique, ce qui justifie l'interprétation que l'on doit donner du terme "sphères" comme indiqué précédemment. Suivant une particularité de mise en oeuvre, les sphères de la charge anti-retassures sont produites à partir d'au moins une matière active, d'un liant et éventuellement d'une matiere de charge inerte. D'une façon préférentielle, on réalise la fabrication des sphères à l'aide d'une ou plusieurs matières actives ayant des caractéristiques d'un type déterminé, c'est-à-dire d'une ou plusieurs matières exothermiques ou bien d'une ou plusieurs matières isolantes, par exemple. La tenue des sphères peut etre-obtenue à partir de liants tels qu'un ciment, un silicate, une colle ou une résine synthétique, ces liants étant d'une utilisation courante dans ce domaine, notamment pour la fabrication de rehausses ou plaques de garnissage. On peut également conjuguer plusieurs liants, et même utiliser des liants différents, en fonction de la nature de la ou des matières actives contenues dans les sphères. Les matières actives présentes dans les sphères peuvent entre d'un type bien connu en soi dans cette technique. Ainsi, si une caractéristique thermogène ou exothermique est recherchée, on fera appel à des matières d'un usage courant en aluminothermie, c'est-à-dire à de l'aluminium, à de la crasse d'aluminium ou à des produits analogues, en combinaison avec des oxydants comme des oxydes de fer. Si, au contraire, il s'agit de réaliser des sphères ayant un caractère isolant, la ou les matières actives pourront être constituées par de la perlite, de la diatomite, de la chamotte, du sable, etc... Des matières combustibles, par exemple de la farine de bois, des matières cellulosiques et d'autres matières dont l'incorporation à des masses de garnissage est déjà connue, peuvent également être utilisées à titre de matières actives pour réaliser des sphères formant la charge anti-retassures. Les sphères ainsi produites peuvent avoir différentes dimensions, allant par exemple de 0,5 à 3 cm environ, les dimensions étant choisies pour obtenir à la fois une bonne tenue des sphères formées par les matières actives et le liant, une bonne couverture au-dessus du métal liquide après la coulée, et un mouvement de "roulement" aisé sur les parois de la lingotière, même dans les angles de celle-ci, au moment de la coulée elle-meme et de la remontée des sphères avec le métal pour flotter sur celui-ci. La composition exacte des sphères est étudiée de façon à obtenir après la coulée à la surface du métal, du fait de la réaction déclenchée par celui-ci, une croûte dure qui isole notamment 1a surface libre du métal vis-à-vis de l'atmosphère et qui s'oppose d'une manière connue à la solidification trop rapide de cette partie supérieure du métal, entraînant avec elle la formation de retassures. On comprendra à la lecture de ce qui précède qu'il est ainsi possible d'introduite de façon aisée dans une lingo tière une charge anti-retassures dont la composition peut être déterminée facilement à l'avance, en utilisant des poids relatifs de sphères ayant des compositions données, adaptées au but poursuivi. L'effet requis, s'opposant à la formation de retassures, peut être favorisé également par l'utilisation de sphères ayant des diamètres différents, pour obtenir des vitesses également différentes de libération des matières actives à partir desdites sphères. Suivant un mode de mise en oeuvre paraissant judicieux, les sphères sont, après leur fajbrication, mises dans des sacs ou réceptacles analogues, qui facilitent ainsi leur manutention et leur introduction dans la lingotière. On peut prévoir, si désiré, des sacs contenant des sphères d'une seule composition, ayant par exemple un effet exothermique ou isolant, ou bien des sphères de compositions différentes, fournissant une action mixte, peuvent être présentes dans les sacs de conditionnement selon des proportions déterminées, qui peuvent varier d'un sac à l'autre. On peut ainsi choisir aisément la nature et les caractéristiques de la charge anti-retassures introduite dans la lingotière.Les sacs ou réceptacles contenant les sphères peuvent être en papier, matière plastique ou matière analogue, subissant une élimination rapide par combustion sous l'action du métal liquide à haute température, de telle sorte qu'il demeure ensuite dans la lingotière des sphères libérées à partir des sacs, qui peuvent comme indiqué précédemment être projetées latéralement ou écartées sous effet du jet de métal, pour remonter avec celui-ci jusqu'à la partie supérieure de la lingotière au fur et à mesure de la coulée. Suivant une autre particularité encore, on peut conjuguer aux sphères constituant la charge anti-retassures au moins une matière lubrifiante, par exemple du graphite, du talc ou une matière analogue, qui est introduite de préférence dans les sacs ou emballages prévus pour les sphères et qui facilite, au moment de la libération de ces sphères, leur mouvement de remontée à la fois par rapport au métal et par rapport à la lingotière elle-meme. Suivant une variante de mise en oeuvre, les sphères pourraient également être introduites dans la lingotière à la fin de la coulée du métal, en jetant par exemple dans cette lingotière un ou plusieurs sacs ou emballages analogues contenant des sphères ayant la composition requise. On donnera ci-après, à titre non limitatif plusieurs exemples de compositions de sphères utilisables suivant l'inven tion - Sphères à effet de refus ion : De telles sphères peuvent être fabriquées à partir d'une charge renfermant par exemple 21% d'aluminium, 67% de crasse d'aluminium et 12% de silicate à titre de liant. - Sphères à effet exothermique De telles sphères peuvent être produites à partir de 25% d'aluminium, 30X de crasse d'aluminium, 25% de Fe3O4 calciné rouge, 10% de Fe203 et 10% de liant, qui peut être ici encore un silicate. - Sphères à effet isolant De telles sphères peuvent être produites à l'aide d'une matière isolante, par exemple de perlite ou autre, agglomérée avec 2 à 3 de brai ou d'autre liant. La technique de fabrication des sphères n'appartient pas directement à l'invention et une telle fabrication est à la portée de tout technicien spécialisé dans ce domaine. L'invention concerne également les compositions formées de sphères ou éléments analogues, présentant un effet exothermique et (ou) refondant et (ou) isolant, conditionnées ou non en sacs ou réceptacles analogues et destinées à être utilisées pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour réduire la formation de retassures lors de la coulée des métaux, notamment en aciérie, caractérisé en ce qu'on dépose au fond de la lingotière ou du moule une charge de composition à effet exothermique et (ou) isolant se présentant sous la forme de sphères. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ces sphères de la charge anti-retassures sont produites à partir d'au moins une matière active, d'un liant et éventuellement d'une matière de charge inerte. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque sphère renferme au moins une matière active ayant un effet défini, notamment un effet exothermique ou isolant. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les sphères à effet exothermique renferment au moins une matière à base d'aluminium et au moins un agent oxydant. 5.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les sphères à effet isolant renferment au moins une matière isolante telle que de la perlite, de la diatomite, de la chamotte ou du sable. 6.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les sphères renferment au moins une matière combustible. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sphères ont un diamètre allant de 1 à 3 cm environ. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on introduit la charge anti-retassures formée de sphères dans la lingotière ou le moule dans des sacs ou emballages analogues en une matière éliminée rapidement sous l'action du métal liquide. 9.- Procédé suivant in'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute aux sphères un lubrifiant, notamment du graphite, du talc ou une matière analogue. 10.- Composition anti-retassures caractérisée en ce qu'elle est constituée par des sphères de matière exothermique et (ou) combustible et (ou) isolante, conditionnées ou non dans un sac ou emballage analogue aisément éliminable sous l'ac tion du métal liquide, pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9.