Brevet FR2415502A1 — publié le 19790824

La présente invention concerne un procédé de coulée continue de l'acier ou de métaux a caractéristiques analogues consistant à introduire en continu du métal en fusion dans une lingotière refroidie, verticale et, sans fond,àex- traire de façon continue de ladite lingotière refroidie une barre superficiellement solidifée et à exposer cette barre à sa sortie de la lingotière a un refroidissement secondaire jusqu'à solidification complète. Il est bien connu maintenant que lors de la coulée continue, le brassage, notamment la mise en rotation du métal encore en fusion, présente de nombreux avantages par rapport à la coulée continue statique. Ainsi, la mise en rotation du métal en fusion a notamment pour effet une modification favorable à la structure de solldification,en supprimant la zone basaltique au bénéfice d'une zone a structure de solidification plus fine. La manière la plus rationnelle pour exécuter le brassage ou la mise en rotation du métal non encore solidifié, tant au niveau de la lingotière que dans la zone du refroidissement secondaire, consiste à mettre le métal en mouvement a l'aide d'un champ magnétique. Ce champ magnétique donne naissance dans le. métal a des courants induits et donc à des forces mécaniques qui impriment au noyau de métal non encore solidifié un mouvement qui peut être un mouvement de rotation autour de l'axe de coulée. Toutefois, surtout dans le cas de la mise en rotation autour de l'axe de coulée, les inclusions ont tendance à se rassembler dans la zone de l'axe de la barre sous l'effet de la force centrifuge et de conduire à un produit présentant une zone axiale à concentration trop élevée en inclusions. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réduire autant que possible la teneur en inclusions du métal liquide et d'enipêcher la concentration de macroinclusions dans l'axe de la barre, ainsi que la fornication de défauts de structure interne lors de la coulée continue de l'acier ou de métaux anavogues par introduction de métal en fusion dans une lingotière sans fond refroidie verticale, par extraction de la barre en cours de solidification vers le bas et par pulvérisation d'eau sur la barre à sa sortie de la lingotière. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de coulée continue du genre prédéfini, qui est caractérisé en ce que dans une première zone, située prés de la surface libre du métal dans la lingotière, on provoque dans le métal en fusion un mouvement de rotation de direction donnée autour de l'axe de coulée au moyen de champs électromagnétiques induits à l'intérieur de la barre et que, dans au moins une seconde zone de la barre, située en dessous de la lingotière dans la région du refroidissement secondaire, on engendre par des moyens identiques, mais indépendants, un autre mouvement de rotation de direction contraire autour de l'axe. Suivant une forme d'exécution préférée, surtout pour des barres d'une section plus importante, on prévoit dans la zone du refroidissement secondiaireplusieurs zones de rotation successives dont les sens rotatoires sont opposés, le sens rotatoire dans la zone la plus proche de la lingotière étant par ailleurs opposé à celui du mouvement rotatoire provoqué dans la lingotière même. La réalisation simultanée de mouvements rotatoires de sens contraires sur pratiquement toute la longueur d'extension du noyau de métal non encore solidifié présente des avantages très importants sur le plan métallurgique. En effet, le mouvement rotatoire dans la partie supérieure de la lingotière fait que les inclusions et les laitiers plus légers que le métal se rassemblent en grande partie dans la zone axiale et sont refoulés vers la surface d'ou ils peuvent éventuellement être enlevés de sorte que leur concentration dans le métal solidifié sera de toute façon déjà plus réduite. Par le changement éventuel répété, du sens giratoiredu mouvement dans les zones successives du métal non encore solidifié a l'intérieur de la barre en cours de solidification extraite de la lingotière, on crée des zones intermédiaires où la force centrifuge, qui tend à rassembler les particules de densité inférieure dans l'axe de la barre, ne joue pas et ou les inclusions peuvent se répartir sur tout le volume du métal non encore solidifié, de sorte que la partie centrale de la barre devient plus homogene et restera en plus exempte de retassures. Par ailleurs, les courants provoqués par les champs magnetiques sur au moins la plus grande partie de la longueur du noyau non encore solidifié réduisent la formation de la zone basaltique à gros grains au profit d'une structure à solidification plus fine. Les champs électromagnétiques peuvent être créés de manière connue par un ou par plusieurs inducteurs s'étendant sur le pourtour de la barre en cours de solidification. Ces inducteurs peuvent être alimentés en courant polyphasé de sorte à avoir création de champs électromagnétiques qui se déplacent. Alors que dans la zone supérieure, c'est-à-dire celle située au niveau de la lingotière, la fréquence de rotation du champ magnétique est généralement inférieure à 15 hertz pour permettre une meilleure pénétration du matériau constituant la paroi de la lingotière comprenant utilement l'inducteur dans son enceinte de refroidissement, on utilise le courant industriel à fréquence plus élevée (50 hertz) pour le brassage dans la zone de refroidissement secondaire. Le mouvement du bain de tète de la lingotière peut être accentué de manière connue en introduisant le métal en fusion à environ mi-rayon de la lingotiere et obliquement dans la direction de la rotation engendrée par voie électromagné t i que . Suivant la nuance du métal à couler et le traitement en lingotière éventuellement choisi, on aura avantage à introduire le métal en fusion en dessous du niveau du bain dans la lingotière au moyen d'une busette dont l'orifice est immergé de façon à réduire le risque de reentraSnement de laitier au sein du métal qui existe lors du déversement du jet de coulée dans le centre de rotation. Le procédé s'applique également tout aussi avantageusement lorsque la surface du métal en lingotière reste recouverte par une couche de laitier protecteur ou une atmosphere contrôlée, créeepar exemple au moyen d'un gaz liquéfié. Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir des lingots de section circulaire, carrée ou rectangulaire avec un rapport des côtés allant jusqu'a 1/2,5. Ces lingots sont d'une qualité supérieure surtout en ce qui concerne la concentration de macroinclusions dans la zone axiale, ainsi que la fréquence des retassures. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art, suivant les applications envisagees et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de coulée continue de l'acier ou de métaux à caractéristiques analogues consistant à introduire du métal en fusion dans une lingotière verticale sans fond refroidie, à extraire de ladite lingotière vers le bas une barre en cours de solidification et à soumettre cette barre à un refroidissement secondaire par aspersion avec de l'eau et comprenant une mise en mouvement du noyau de métal non encore solidifié par voie électromagnétique, caractérisé en ce que dans une première zone, située près de la surface libre du métal dans la lingotière, on provoque dans le métal en fusion un mouvement de rotation de direction donnée autour de l'axe de coulée au moyen de champs électromagnétiques induits à l'intérieur de la barre et que, dans au moins une seconde zone de la barre, située en dessous de la lingotière dans la région du refroidissement secondaire, on engendre par des moyens identiques mais indépendants un autre mouvement de rotation de direction contraire autour de l'axe. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans la zone du refroidissement secondaire, on engendre par voie électromagnétique plusieurs zones espacées successives à mouvements rotatoires présentant des sens giratoires opposés. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au niveau de la lingotière la fréquence de rotation du champ magnétique est inférieure a 15 hertz. 4.- Procede suivant l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'au niveau du refroidissement secondaire la fréquence de rotation de chaque champ magnétique est de l'ordre de 50 hertz. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on injecte le métal en fusion à environ mi-rayon de la lingotière et obliquement dans la direction de la rotation. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on protège la surface du métal en lingotière par une couche de laitier. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on protège la surface du métal en lingotière par une atmosphere non-oxydante créée par introduction d'un gaz liquéfié. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le métal en fusion est introduit dans la lingotière sous la surface du bain au moyen d'une busette immergée.