Brevet FR2440797A1 — publié le 19800606

La présente invention est relative à un procédé pour brasser les portions non solidifiées d'une barre de coulée d'une machine de coulée continue, la barre étant formée dans une lingotière et le brassage étant effectué à l'aide d'un dispositif de brassage électromagnétique ou de plusieurs dispositifs de brassage électromagnétique , ce ou ces dispositifs étant agencés d'une manière connue en vue de créer une onde magnétique progressive dans la barre de coulée. On sait effectuer le brassage des portions non solidifiées d'une barre de coulée de différentes manières. On sait notamment brasser ces portions à l'aide de dispositifs de brassage électromagnétiques placés en un endroit ou en plusieurs endroits en travers ou le long de la direction de la barre de coulée. L'une des raisons à cela est qu'il est souhaitable d'empêcher des strictions (dénommées mini-lingots) et des ségrégations dans la pièce finie et que l'on vise à obtenir un front de solidification aussi uniforme que possible. Un problème avec ce type de brassage est constitué par ce que l'on appelle les bandes blanches, c'est-à-dire que des bandes de ségrégation négatives se créent quand on agite la masse fondue de cette manière trop brusquement et trop violemment (pendant la solidification de l'acier il se forme des cristaux dénommés dentrites entre lesquels on obtient des concentrations de soufre et de carbone. Dans le cas d'un brassage normal ces concentrations sont brassées dans la masse fondue et sont remplacées par une autre masse fondue, de sorte que l'on obtient ce que l'on appelle des bandes blanches ). L'invention fournit une solution à ces problèmes et à d'autres problèmes qui y sont associés. L'onde magnétique progressive dans la barre de coulée est composée d'une manière classique en partie par une force de brassage sinusoidale sensiblement quadratique, pro gressant suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, variant entre zéro et un maximum et agissant suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, cette force de brassage, intégrée sur une certaine période de temps, fournissant une force de brassage résultante suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage; en partie par une force transversale sensiblement sinusodale,pro- gressant suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, variant entre un maximum positif aussi grand en valeur absolue qu'un minimum négatif et agissant perpendiculairement à la surface du dispositif de brassage ou d'un sabot polaire correspondant, l'intégrale en fonction du temps de cette force transversale sur une période importante étant zéro, ce qui fait qu' elle ne donne pas de force résultante, ces deux forces donnant d'une manière en soi connue à la portion fondue du puits liquide de la barre de coulée un écoulement turbulent suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage.Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à superposer à ces deux forces une force transversale stationnairetse modifiant périodiquement entre zéro et un maximum et allant dans la direction longitudinale du dispositif de brassage sensiblement perpendiculaire à la surface de ce dispositif de brassage ou du sabot polaire correspondant, cette force transversale ayant son maximum à mi-chemin entre le sabot polaire ou le dispositif correspondant du dispositif de brassage, cette force transversale suo perposée provoquant un accroissement important de la turbulence de l'écoulement du puits liquide de la barre de coulée. Intégrée sur une certaine période, cette force donne une force transversale sensiblement perpendiculaire à la surface du dispositif de brassage ou du sabot polaire correspondant.Elle est habituellement si nusoidale, par exemple quadratiquement sinusordale. Ce procédé donne une zone réduite de cristaux en colonne, une plus grande zone globulaire, moins de ségrégationscentraleset il ne se produit pas de bande blanche , c'est-à-dire qu'on obtient une barre de coulée à titre de produit fini de qualité élevée. On peut appliquer le procédé à différents types de barre de coulée, notamment aux brames, aux blooms, aux billettes, auquel cas cependant on doit utiliser des fréquences différentes pendant le brassage. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple : La figure 1 est un schéma explicatif d'une coulée continue. La figure 2 représente un dispositif de brassage et les forces de brassage ainsi obtenues. La figure 1 représente la coulée de l'acier ou de fer fondu en 4 dans une lingotière 3 refroidie dont le fond est ouvert. Bien entenduscette lingotière pourrait être agencée en ayant une autre forme que celle suivant laquelle elle coetinique avec une lingotière à fond ouvert. La barre 5 de coulée se fome dans la lingotière et se solidifie progressivoeieflt, tout d'abord en surface. A l'aide d'un ou de plusieurs dispositifs 7 de brassage électromagnétiques à phases nmltiples,rectilignes ou cylindriques, on peut effectuer le brassage soit transversalement, soit suivant la direction de la coulée ou on peut l'effectuer par une association de tels dispositifs de brassage positionnés de diverses façons.Des rouleaux 8 supports en matière non magnétique peuvent être placés entre le dispositif 7 de brassage ou les dispositifs 7 de brassage et la barre 5 de coulée et la direction de brassage est indiquée par les diverses flèches sur les portions non solidifiées de la barre 5 de coulée. La figure 2 illustre un dispositif 7 de brassage qui, par exemple et c'est avantageux, est enroulé en bobine. On appelle un pas polaire et le dispositif de brassage s'é tend sur deux pas polaires (2 ). On a indiqué les demis-pas T /2 et 3 T /2 le long de l'axe des X qui correspond à la direction longitudinale du dispositif de brassage.On obtient ainsi d'une manière classique pour des dispositifs de brassage classiques une force 10 d'agitation sinusoidale sensiblement quadratique progressant suivant la direction longitudinale (la direction de l'axe des X) du dispositif de brassage, variant entre zéro et un maximum et agissant suivans la direction longitudinale du dispositif de brassage, cette force de brassage, lorsqu'elle est intégrée sur une certaine période, donnant une force de brassage résultante suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage. On notera les diverses flèches 10 où les forces maximum se trouvent aiKdemipas polaires. On obtient aussi une force 11 transversale sensiblement sinusofdale progressant suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, variant entre un maximum positif aussi grand en valeur absolue qu'un minimum négatif et s'appliquant perpendiculairement à la surface du dispositif de brassage ou de son sabot polaire correspondant. L'intégrale en fonction du temps de cette force sur une grande période est nulle, comme on l'a représenté et il n'y a donc pas de force résultante. D'une manière en soi connue, ces forces donnent ensemble à la portion fondue du puits liquide de la barre de coulée un écoulement turbulent suivant la di- rection longitudinale du dispositif de brassage. Ceci s'applique bien entendu à un dispositif de brassage alimenté symétriquement. Si l'alimentation du dispositif de brassage est asymétrique, comme c'est le cas suivant l'invention et comme cela peut être obtenu de diverses manières comme indiqué ci-dessous, on obtient une force 12 trans versale stationnaire qui se superpose aux deux forces 10 et 11, cette force ayant une certaine périodicité dans le temps et suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage,variant entre zéro et un maximum et s'appliquant sensiblement perpendiculairement à la surface du dispositif de brassage . ou du sabot polaire correspondant (voir le bas de la figure 2).Cette force transversale présente son maximum à mi-chemin entre les sabots polaires ou autres dispositifs du dispositif de brassage et, intégrée sur une certaine période, donne une force transversale à peu près perpendiculaire à la surface du dispositif de brassage ou au sabot polaire correspondant. Cette force 12 transversale superposée crée une augmentation considérable de la turbulence dans l'écoulement du puits liquide de la barre de coulée et ceci est l'un des buts principaux de l'invention. On peut obtenir la force transversale superposée à partir d'un dispositif de brassage électromagnétique qui, par rapport auxdispositifsde brassage connus précédemment à partir desquels on obtient seulement les deux forces 10 et 11, donne une force transversale par le choix des courants, du nombre de spires dans les enroulements et > le cas échéant, aussi de l'étendue de ces enroulements dans l'espace, de sorte que la densité linéique de courant dans les enroulements (kA/m) de l'une au moins des phases diffèred'au moins 10* de celle d'une autre phase du dispositif de brassage. Selon une variante, la force transversale superposée peut être obtenue à partir d'un dispositif de brassage connu qui, ainsi ne donne pas normalement une force 12 transversale superposée, en l'alimentant de manière à ce que le courant de l'une des phases dìffBre dlau moins 10,' par rapport au courant des autres phases ou de l'autre phase (pour des dispositifs de brassage à deux phases). On peut également obtenir l'asymétrie en plaçant les enroulements de manière que l'induction mutuelle donne des flux différents dans les phases suivant l'emplacement mutuel des enroulements. Ceux-ci peuvent autre par exemple placés suivant une rangée. Cette asymétrie peut également être obtenue en alimentant différemment les divers enroulements. Dans le procédé suivant l'invention, on utilise de préférence des dispositifs de brassage rectilignes, mais on peut également utiliser bien entendu des dispositifs de brassage cylindriques ou d'autres types. Suivant une variante préférée, on obtient les forces de brassage à partir d'un dispositif de brassage enroulé suivant une bobine et,comme mentionné, on peut obtenir l'asymétrie soit par des inductions mutuelles différentes entre les enroulements et/ou par des nombres de spires différents ou par une extension géométrique différente de l'une au moins des phases et/ou par une alimentation différente des diverses phases. On peut appliquer le procédé selon l'invention à divers types de barres de coulée, par exemple å des brames, le dispositif de brassage étant alimenté par un convertisseur de courant continu, par exemple par un convertisseur de courant continu sur deux alternances. La fréquence est avantageusement comprise entre 0 et 10 Hz. Pour des blooms, on peut effectuer l'alimentation à partir d'un convertisseur de fréquence consistant en un redresseur et en un inverseur avec une liaison intermédiaire à courant continu et dans ce cas la fréquence est normalement comprise entre 10 et 30 hertz. Pour des billettes, on peut alimenter le dispositif de brassage électromagnétique directement par le réseau en choisissant une fréquence de 50 ou de 60 hertz. REVENDICATIONS 1) Procédé pour brasser les parties non solidifiées d'une barre de coulée d'une machine de coulée continue, la barre étant formée dans une lingotière et le brassage étant effectué à l'aide d'un dispositif de brassage électromagnétique ou de plusieurs dispositifs de brassage électromagnétiques, celui-ci ou ceux-ci étant agencés d'une manière en soi connue pour donner une onde magnétique progressive dans la barre de coulée, le champ de l'un au moins de ces dispositifs de brassage étant composé de en partie d' une force de brassage sinusofdale sensiblement quadratique,progressant suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, variant entre zéro et un maximum et agissant suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, cette force de brassage, intégrée sur une certaine période de temps, fournissant une force de brassage résultante suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage; en partie d'une force transversale sensiblement sinu soidale progressant suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, variant entre un maximum positif aussi grand en valeur absolue qu'un minimum négatif et agissant perpendiculairement à la surface du dispositif de brassage ou d'un sabot polaire correspondant, l'intégrale en fonction du temps de cette force transversale sur une période importante étant zéro, ce qui fait qu'elle ne donne pas de force résultante, ces deux forces donnant d'une manière en soi connue à la portion fondue du puits liquide de la barre de coulée un écoulement turbulent suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage, caractérisé en ce qu'il consiste à superposer à ces deux forces (10, 11) une force (12) transversale stationnaire, cette force ayant une certaine périodicité dans le temps et suivant la direction longitudinale du dispositif de brassage et variant entre zéro et un maximum et s'appliquant à peu près perndiculairement à la surface du dispositif de brassage ou du sabot polaire correspondant, cette force transversale superposée provoquant un accroissement de la turbulence de l'écoulement dans le puits liquide de la barre de coulée. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir la force superposée par au moins un dispositif de brassage électromagnétique ayant des enroulements agencés de manière à ce que,lorsque le courant est constant dans les phases du système électrique d'alimentation, la densité linéique de courant dans les enroulements (kA/m) du dispositif de brassage diffère pour l'une au moins des phases d'au moins 10* par rapport à celle pour au moins une autre des phases. 3) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir la force transversale superposée à l'aide d'un dispositif de brassage agencé d'une manière en soi connue qui donc ne donne pas normalement de force (12) transversale superposée, en envoyant du courant dans au moins l'une des phases de manière à ce qu'il diffbre d'au moins 10* du courant envoyé dans une autre au moins des phases 4) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir la force transversale superposée à l'aide d'un dispositif de brassage, dont le nombre de spires des enroulements ,dont l'étendue des enroulements et dont les courants sont choisis de manière à ce que la densité linéique de courant dans les enroulements (kA/m) du dispositif de brassage de l'une au moins des phases diffère d'au moins 10 par rapport à la densité linéique du courant correspondante d'au moins une autre phase. 5) Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir les forces de brassage à l'aide d'un dispositif de brassage enroulé en bobine. 6) Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir les forces de brassage à partir d'au moins un dispositif de brassage alimenté par un convertisseur de courant continu travaillant dans la gamme de fréquenceS comprises entre O et 10 hertz. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir les forces de brassage à partir d'au moins un dispositif de brassage alimenté par un convertisseur de fréquences travaillant dans la gamme de fréquence8 comprises entre 10 et 30 hertz. 8) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir les forces de brassage à partir d'au moins un dispositif de brassage alimenté directement, travaillant donc à la fréquence de 50 ou de 60 hertz.