Brevet FR2526344A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne un procédé de coulée et de traitement automatique de lingots d'acier destiné à former des pièces forgées et laminées de for- me circulaire, par exemple des roues de véhicules de transport, ainsi qu'un appareil utilisé directement pour la mise en oeuvre du procédé. Lorque le lingot d'acier coulé est soumis à un décriquage, selon une opération courante, un chalu- meau se déplace dans certaines directions G, H, 1, J, K passant par le centre de la surface décriquée manuelle- ment du lingot W, la circonférence étant divisée à in- tervalles égaux comme représenté sur la figure la, si bien que la partie centrale de la surface de la pièce W, présentant en général une ségrégation plus importante, est décriquée plus souvent. Cependant, selon ce procédé, le décriquage manuel est réalisé de manière que la section du lingot, après le décriquage, comporte radialement plusieurs sur- faces irrégulières bosselées qui réduisent la régularité comme représenté sur la figure lb En outre, le long temps nécessaire de décriquage pose des problèmes, et la sur- face décriquée ne peut pas être formée avec une section conique uniforme souhaitable. L'invention concerne la résolution des problè- mes précités et plus précisément un procédé de coulée et de traitement selon lequel la coulée et le traitement d'un lingot d'acier sont réalisés rapidement alors que le lingot ese chaud, l'opération, de la coulée jus- qu'au décriquage, étant continue si bien que le lingot formé a une qualité uniforme sans dispersion lorsqu'il est transmis à l'opération suivante de laminage si bien que la productivité du procédé est élevée, notamment lors d'une fabrication en grandes séries. Selon l'invention, on soumet le lingot coulé, de préférence encore chaud, à un décriquage rotatif par mise en rotation relative du lingot et de l'appareil de décriquage, de façon que la partie centrale du lingot présentant une plus grande ségrégation soit retirée pré- férentiellement. L'invention concerne aussi un appareil de décriquage qui comprend un chalumeau disposé radia- lement en face d'un lingot d'acier, afin que le cha- lumeau et le lingot tournent l'un par rapport à l'autre, la vitesse circonférentielle de chaque point variant en direction radiale par rapport au lingot, si bien que le chalumeau assure le décriquage, dans tous les points en direction radiale par rapport au lingot, à des vitesses circonférentielles différentes, la surface décriquée formée étant lisse - D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure la est une vue en plan illustrant la mise en oeuvre d'un décriquage manuel classique; la figure lb est une coupe d'un lingot décriqué comme représenté sur la figure la; la figure 2 est un diagramme synoptique il- lustrant une opération mettant en oeuvre le procédé de coulée et de traitement selon l'invention; la figure 3 montre une partie d'une machine de coulée de lingots dans laquelle s'effectue le décri- quage selon l'invention; la figure 4 a représente schéMatiquement l'ap- pareil de décriquage selon l'invention; la figure 4 b est une coupe d'un lingot dé- criqué comme représenté sur la figure 4 a; et la figure 5 est un graphique représentant la variation de la profondeur de décriquage obtenue à l'aide de l'appareil de décriquage selon l'invention, en fonction de la distance au bord de la pièce. Les figures la et lb ayant déjà été dé- crites, la figure 2 est un diagramme synoptique illus- trant un procédé de traitement selon l'invention mis en oeuvre dans une installation comprenant une section A de préparation de lingotière, une section B de coulée et une section C de démoulage de lingot, placées successive- ment sous forme d'une boucle sans fin, disposée suivant un schéma rectangulaire par exemple, des lignes de trai- tement partant en dérivation de la section C afin que les lingots coulés d'acier soient transportés vers une opéra- tion suivante, c'est-à-dire vers la section D de décri- quage, un four E de réchauffage et une section F de la- minage. Comme représenté sur la figure 3, un cou- vercle recouvre la face supérieure de l'acier fondu W avec un agent isolant 15 empêchant la formation d'ondu- lations à la surface de l'acier fondu et assurant l'iso- lation thermique pendant le transport de l'acier fondu. Après la coulée, l'acier fondu n'est pas transporté à grande vitesse grâce à l'ensemble 16 de réglage de vi- tesse qui maintient celle-ci à la valeur minimale pos- sible Ainsi, pendant le transport, le lingot conserve suffisamment de chaleur pour pouvoir parvenir à la sec- tion D de décriquage alors qu'il est chaud et sans ondu- lation si bien que la qualité interne du lingot change peu et la surface reste lisse. Ensuite, bien que la figure ne le repré- sente pas, la lingotière 2 ' est abaissée dans la section C de démoulage de lingot et le lingot d'acier est retiré de la lingotière alors qu'il est chaud afin qu'il par- vienne à la section suivante D de décriquage. Dans la section D de décriquage et comme représenté sur la figure 3, le lingot W d'acier est pla- cé sur deux cylindres 17 afin que ceux-ci l'entraînent en rotation dans le sens de la flèche Un chalumeau 18 est placé en face de la surface à décriquer sur le lin- got W et est dirigé radialement par rapport au lingot. La buse du chalumeau comprend un canal de projection d'oxygène et des canaux de projection de gaz disposés autour du canal de projection d'oxygène En outre, l'un des cylindres 17 qui fait tourner le lingot W est un cylindre menant alors que l'autre est un cylindre mené, et la vitesse de rotation des cylindres est réglable à toute valeur voulue sous la commande d'un mécanisme de réglage de vitesse qui n'est pas représenté sur le des- sin En outre, dans un autre mode de réalisation du procédé, la position du lingot W est fixe, et le chalu- meau 18 placé en face du lingot tourne sur un rail cir- culaire placé à la périphérie externe du lingot W afin qu'il assure une décriquage analogue De plus, le chalu- meau 18 est destiné à se déplacer radialement par rap- port au centre du lingot W. Lorsque le dêcriquage prévu est effectué par mise en oeuvre des modes de réalisation précédents, les buses du chalumeau 18 sont dirigées de la périphérie externe du lingot rotatif W vers le centre, une buse latérale étant placée en face du centre du lingot W et les buses restantes étant disposées à des emplacements correspondants du lingot W décalés progressivement jus- qu'à la périphérie externe tandis que la vitesse circon- férentielle du lingot W varie vers la périphérie ex- terne. Ainsi, lorsque le décriquage est réalisé d'après la différence entre les vitesses circonféren- tielles des buses, les points correspondants du lingot W forment une gorge de dêcriquage X de forme en V ou sen- siblement conique comme indiqué sur la figure 4 b En d'autres termes, dans le lingot W, la profondeur de décriquage dans les parties défectueuses de la zone cen- trale qui a la plus grande ségrégation est la plus gran- de eten outre la gorge X de décriquage a une surface lisse et non irrégulière comme lors d'un décriquage ma- nuel classique donnant le résultat représenté sur la figure lb. On considère maintenant un exemple de traitement d'un lingot selon l'invention Cet exemple con- cerne le décriquage de la surface d'extrémité d'un lin- got d'acier de 500 mm de diamètre. ( 1) Température de travail: tempéra- ture ambiante. ( 2) Chalumeau: chalumeau à buse de 250 t (de type oxyacétylénique). ( 3) Matière traitée: matière SU. ( 4) Fréquence de rotation de la pièce 7 tr/min. ( 5) Temps de décriquage: 8,6/s. Lorsque le décriquage est ainsi réalisé en une seule fois, la profondeur de décriquage est telle que représentée par la courbe en trait plein de la figure En outre, la courbe en trait interrompu représente la profondeur obtenue par un second décriquage. Ainsi, l'appareil de décriquage selon l'invention, contrairement au décriquage manuel classique, assure le décriquage du lingot d'acier grâce à la diffé- rence de vitesses circonférentielles des différents points en direction radiale lorsque la pièce tourne par rapport au chalumeau, la partie centrale ayant des surfaces dé- criquées profondément alors que les parties externes ont des surfaces de moins en moins décriquées lors du rappro- chement vers la périphérie externe, et les surfaces des parties décriquées sont non seulement régulières et lisses mais peuvent être aussi formées automatiquement en un temps très court, l'effet étant remarquable et ne néces- sitant pas du personnel expérimenté. En outre, l'appareil de décriquage selon l'invention permet un décriquage plus large que lors de l'utilisation du décriquage manuel classique, et l'utili- sation de chalumeaux de grande dimension permettant un décriquage efficace pendant un temps nettement réduit. De plus, bien que le chalumeau de grande dimension comporte des canaux de projection de gaz pla- cés autour d'un canal de projection d'oxygène comme re- présenté sur la figure 4 a, plusieurs chalumeaux à un seul orifice de sortie peuvent être utilisés, suivant un ar- rangement particulier. On considère maintenant un mode de réalisa- tion particulier d'un appareil qui assure le décriquage de lingots d'acier et donne les résultats des tableaux I et II dans les conditions suivantes: ( 1) Matière de la busette immergée: silice fondue, diamètre interne 40. Canal de projection: deux canaux horizon- taux O 25 x 2. ( 2) Quantité de revêtement ( 15) à utiliser: 2 kg/t. Composition: Si O 2 45 Z, Co 0,8 Z, A 1203 Z, C 16 Z. ( 3) Quantité d'agent isolant à utiliser: 4 kg/t. Composition: Mo Al 15 Z, AI 203 40 Z, Si O 2 Z. ( 4) Lingot d'acier: masse unitaire 440 kg, diamètre 500, hauteur 285. ( 5) Lingotière: poids unitaire 1400 kg (lingotière et plaque de support). ( 6) Nature de l'acier: C 0,60, Si 0,25, Mn 0,60. ( 7) Vitesse de coulée: 15 kg/s. ( 8) Dimension du lingot d'acier: hauteur/diamètre inférieur à 1,0. ( 9) Décriquage hauteur à la partie piriphi- rique externe plus de 10 mm ( 1 0 mm est l'épaisseur minimale dte matière présentant une ségrégation). TABLEAU I Coulée -Décriquage Essai Nombre de Masse unitaire Ecart-type Temps de Masse retirée Durée du coulées moyenne, kg a(kg) coulée kg décriquage min (s/D) premier 150 439,4 2,4 72 14,2 33 second 149 438,7 2,7 70 15,1 34 troisième 149 441,5 2,9 71 14,3 33 quatrième 150 440,0 2,1 72 14,4 3 Co M i TABLEAU II (: Qualité) Pourcentage de roues Pourcentage de roues Comme l'indique la description qui précède, on obtient les avantages suivants: ( 1) On peut couler et décriquer rapidement des lingots d'acier homogènes sans dispersion de qualité, par exemple sans inclusion chaude, dans un procédé conti- nu de la coulée au décriquage, avant transmission au la- minage suivant si bien que la productivité peut être ac- crue, au cours d'opérationsexécutées rapidement. ( 2) Comme le décriquage réalisé habituellement à la main est exécuté par rotation relative du chalumeau et de la pièce, avec utilisation des différences de vi- tesses circonférentielles aux différents points en di- rection radiale, la partie centrale de la pièce peut avoir des surfaces décriquées plus profondes, les autres parties étant de moins en moins profondes vers la péri- phérie externe En outre, non seulement les surfaces ob- tenues sont régulières et lisses après décriquage mais encore l'opération peut être réalisée automatiquement pendant un temps très court si bien qu'il n'est pas né- nécessaire d'utiliser un personnel expérimenté pour l'obtention d'un effet remarquable En outre, par rap- port au décriquage classique, des lingots d'acier de type très divers peuvent être décriqués, un chalumeau de grande dimension pouvant être utilisé même dans des pièces de grande dimension, le temps de traitement étant réduit notablement alors que le décriquage est efficace. ( 3) Comme l'acier fondu est transporté vers l'opération de décriquage avec réduction de la vitesse de déplacement afin que la surface de l'acier fondu ne soit pas ondulée après la coulée, la qualité interne et la régularité de la surface de l'acier fondu peuvent être conservées pendant son transport. Bien entendu, diverses modifications peuvent ître apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'in- vention. REVENDICATIONS 1 Procédé de décriquage d'un lingot d'acier coulé circulaire, caractérisé par le fait qu'il consiste à soumettre le lingot à un décriquage rotatif par mise en rotation relative du lingot et de l'appareil de dé- criquage, de façon que la partie centrale du lingot pré- sentant une plus grande ségrégation soit retirée pré- férentiellement. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le décriquage est effectué sur le lin- O 10 got coulé encore chaud. 3 Appareil de décriquage permettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'il comprend un chalumeau ( 18) disposé radialement en face d'un lingot d'acier (W), afin que le chalumeau et le lingot tournent l'un par rapport à l'autre, la vitesse circonférentielle de chaque point variant en direction radiale par rapport au lingot, si bien que le chalumeau assure le décriquage, dans tous les points en direction radiale par'rapport au lingot, à des vitesses circonférentielles différentes. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chalumeau ( 18) est fixe et le lingot (W) tourne sous la commande de cylindres ( 17). Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le lingot (W) est fixe et le chalumeau tourne autour d'un rail circulaire. 6 Appareil selon la revendication 4 ou 5,caractérisé en ce que le chalumeau ( 18) comporte plusieurs buses dis- posées radialement par rapport au lingot.