Brevet FR2512364A1 — publié le 19830311

La présente invention a trait à un procédé pour la coulée de l'acier aux dimensions des brames Elle vise également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que pour obtenir des brames en coulée continue, l'on utilise des installations du type en arc de cercle Le métal fondu est déversé par le haut dans une lingotiïre réalisée sous forme rectiligne ou incurvée, qui peut être disposée verticalement ou a une orientation oblique et dans laquelle il se solidifie en partie La barre ainsi obtenue, et qui est encore liquide intérieurement, est ensuite guidée dans un appareil en forme d'arc de cercle, pour être redressée après y avoir parcouru un quart de circonférence et pour poursuivre ainsi sa course dans le sens horizontal La pression ferrostatique qui règne à l'intérieur de la barre aboutit à des déformations de la partie extérieure ou peau de celle-ci, entre les éléments d'appui de l'appareil précité. Plus particulièrement dans la zone de la solidification finale, les courants liquides liés à celle-ci provoquent des ségrégations vers l'extrémité ou pointe de l'âme non encore solidifiée Il est connu de diminuer le gonflement de la barre dans cette zone en lui appliquant des moyens particuliers de refroidissement direct supplémentaire, ou également de réduire l'écoulement du métal encore liquide par un léger laminage de la barre vers son point de solidification finale; il est aussi possible d'obtenir une amélioration de la structure par l'effet d'un champ magnétique Toutefois l'on n'a pu réaliser ainsi une élimina- tion suffisante de la ségrégation, de sorte qu'il subsiste ici un problème à résoudre C'est ainsi que les procédés du genre en question comportent des limites au point de vue de la qualité du produit étant donné qu'un trop fort refroidissement de la barre peut entraîner des crevasses superficielles, et un laminage trop prononcé des fissures intérieures. L'invention vise à éviter ces inconvénients et en même temps à établir un procédé et un dispositif qui éliminent le gonflement de la peau de la barre avec les écoulements qui lui sont liés à l'intérieur de l'âme liquide de celle-ci au voisinage de sa pointe. Conformément à l'invention, dans une installation de coulée continue de l'acier aux dimensions des brames, avec guidage incurvé de la barre s'étendant sur plus d'un quart de circonférence, puis ensuite en ligne droite, l'acier étant déversé à l'état liquide dans l'extrémité supérieure d'une lingotière disposée de façon substantiellement verticale et ouverte dans le haut, pour éviter le gonflement de la peau de la 12364 barre et l'apparition de courants à l'intérieur de l'âme de métal liquide dans la zone de la pointe extrême de celle-ci, l'on choisit en fonction de l'épaisseur de la barre coulée, l'inclinaison du guidage rectiligne de là barre par rapport à l'horizontale, ainsi que sa vitesse de descente dans la lingotière et que les conditions de refroidis- sement de façon telle que la pointe de l'âme liquide de ladite barre se trouve maintenue à peu près à la même hauteur que le niveau du métal fondu dans la lingotière, et que la barre elle-même soit complètement solidifiée dans le plan géométrique correspondant à ce niveau. L'invention vise encore un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, du genre comprenant une lingotière de coulée continue de l'acier ouverte en direction du haut, un guidage de la barre coulée s'étendant sur plus d'un quart de circonférence un ensemble de redressement de la barre suivi d'un système de guidage rectiligne de celle-ci, lequel dispositif est remarquable en ce qu'en partant de la lingotière, le guidage de la barre s'étend en arc de cercle, sur plus d'un quart de circonférence pour arriver à un angle " par rapport à la verticale, et en ce qu'après cet arc, l'ensemble de redressement de la barre est agencé de manière que la partie rectiligne qui s'y raccorde se termine en direction du haut dans un plan horizontal coupant la lingotière. Dans la fabrication des tubes par coulée continue sans l'utilisa- tion d'un mandrin, il est connu de guider la barre suivant un arc de cercle de 180 à 270 , grâce à quoi la fraction liquide s'étend suivant une demi-circonférence à la façon d'un système de vases communicants, la peau qui subsiste autour de cette fraction constituant le tube à obtenir Ici, toutefois, le problème de la ségrégation signalé plus haut ne se pose pas car la fraction résiduelle liquide se retire de l'intérieur du tube. Les avantages du procédé suivant l'invention consistent en ce qu'au voisinage du point critique de l'extrémité de l'âme liquide de la barre, la peau n'est pas soumise à l'action de la pression ferrostati- que Cette pression agit de façon désavantageuse à deux égards En premier lieu, elle aboutit à imposer à la partie centrale des rouleaux d'appui d'une part une charge mécanique et d'autre part une charge thermique simultanée due au contact avec la surface de la brame Ces rouleaux sont ainsi amenés à fléchir Dans les cas extrêmes leur flexion dépasse la limite élastique du métal de sorte qu'on arrive à un fluage de leur matière constitutive et par conséquent à une déformation permanente Cela conduit à des déformations correspondantes de la 12364 section de la barre Les écoulements ainsi provoqués déterminent la ségrégation. Par ailleurs la peau de la barre se gonfle entre les rouleaux d'appui successifs sous l'effet de la pression ferrostatique Ce processus se répète plusieurs fois vers la pointe de l'âme liquide et entralne également un écoulement défavorable de l'acier. Les avantages du procédé proposé seront expliqués ci-dessous a l'aide d'un exemple. Une installation de coulée continue présentant un rayon de 10,50 m comporte à la pointe de l'âme liquide une pression ferrostatique de 7,3 bars Pour un écartement de 500 mm entre les rouleaux et pour une largeur de brame de 2000 mm, la peau reçoit entre deux rouleaux successifs une charge de 73 Mp et cette même charge s'applique aux rouleaux eux-mêmes C'est elle qui peut être réduite à zéro grâce au procédé suivant l'invention. On a schématiquement représenté en fig 1 un exemple de réalisation. Dans une installation de coulée continue comportant un rayon de 8,0 m on coule une brame de 250 mm d'épaisseur à une vitesse de 1,5 m/mn. Avec un refroidissement secondaire usuel, la constante de solidification 1/2 est de 24 mm mn, tandis que le temps correspondant est de 27,1 mn. Dans ces conditions la longueur de l'âme liquide serait de 40,1 m. L'angle CX se déduirait de la formule L 8 f ( 90 +oc) 1 R 180 tg o expression dans laquelle O Cestégal dans ce cas à environ 17 , tandis que R désigne le rayon de l'installation et L la longueur de l'âme s liquide. On pourrait de même manière prévoir des installations en fonction du rayon d'incurvation de la barre, de l'épaisseur de la brame, de la vitesse de coulée et de l'intensité du refroidissement En cas de modification des conditions, il est possible de régler l'obliquité du trajet de la barre en agissant sur l'angle d'inclinaison correspondant. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. 12364 R E V E N D I CA T IO N S 1 Procédé pour la coulée continue de l'acier aux dimensions des brames dans une installation avec guidage incurvé de la barre s'étendant sur plus d'un quart de circonférence, suivi d'un trajet en Ligne droite, l'acier étant déversé à l'état liquide dans l'extrémité supérieure d'une lingotière ouverte dans le haut et disposée de façon substantiellement verticale, caractérisé en ce qu'on choisit en fonction de l'épaisseur de la barre coulée, l'inclinaison du guidage rectiligne de celle-ci par rapport à l'horizontale, ainsi que sa vitesse de descente dans la lingotière et que les conditions de refroidissement, de façon telle que la pointe de l'âme liquide de ladite barre soit maintenue à peu près à la même hauteur que le niveau du métal fondu dans la lingotière et que la brame elle-même se trouve entièrement solidifiée dans un plan géométrique correspondant à ce niveau. 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendi- cation 1, du genre comprenant une lingotiêre de coulée continue ouverte en direction du haut, un guidage de la barre coulée s'étendant sur plus d'un quart de circonférence, un ensemble de redressement de cette barre suivi d'un guidage rectiligne de celle-ci, caractérisé en ce qu'en partant de la lingotière, le guidage de la barre s'étend sur plus d'un quart de circonférence pour arriver à un angle OC par rapport à la ver- ticale, et en ce qu'après cet arc de cercle, l'ensemble de redressement de la barre est agencé de manière que la partie de guidage rectiligne qui s'y raccorde se termine en direction du haut dans un plan horizontal coupant la lingotière. 3 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de guidage rectiligne de la barre est constituée à la façon connue par des couples de rouleaux en vis-à-vis s'étendant sur la largeur de celle-ci. 4 Dispositif suivant l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison Os du guidage de la barre est réglable et peut ainsi être adapté aux conditions de la coulée.