Brevet FR2551372A1 — publié le 19850308

La présente invention concerne des procédés pour ajouter des métaux réactifs à des aciers qui sont en cours de coulée continue et en particulier des procédés pour ajouter des métaux réactif s tels que l'aluminium, le titane, le zirconium et les terres rares qui ordinairement réagissent dans l'acier pour produire des inclusions qui obturent les tuyères de cuves réfractaires des~machines à coulée continue, ces procédés ayant pour but d'éliminer cette obstruction. Dans l'article de Farrel et Hilty, présenté à la Electric Furnace Conference de 1971, on a montré que les oxydes et/ou les oxysulfures de certains éléments ajoutés fréquemment à l'acier pour désoxyder ou désulfurer l'acier sont déposés dans la tuyère de la cuve réfractaire à mesure que l'acier s'écoule de celle-ci dans le moule de coulée continue. Ces dépôts peuvent former et forment fréquemment un bouchon dans la tuyère et arrêtent complètement l'écoulement de lacier. Les#le'ments que les auteurs de l'article mentionné ci-dessus ont recherches et qui détermineraient l'obstruction de la tuyère de la cuve réfractaire étaient les suivants : aluminium, titane, zirconium, terres rares et, dans quelques cas f silicium.Le problème de l'obstruction des tuyères lors de la coulée d'aciers contenant de l'aluminium a étp grandement résolu par l'utilisation de quenouilles dans la cuve réfractaire pour commander l'écoulement de l'acier et de yrandes tuyères qui ne sont pas facilement ob struées par la précipitation de l'alumine. Cependant, ceci est une solution imparfaite et les produits de réaction déposés dans les trous des tuyères de cuves réfractaires doivent fréquemment être enlevés par des moyens mécaniques ou chimiques pendant la coulée continue de l'acier.La solution à ce problème de l'obstruction des tuyères de cuves réfractaires telle qu'elle est appliquée à l'aluminium est cependant moins que satisfaisante à titre de solution du problème de l'obstruction des tuyères provenant des additions de titane, zirconium ou terres rares parce que ces autres matitres se sont avéré avoir une plus grande tendance que l'aluminium à obstruer les tuyères. Comme le titane, le zirconium et les terres rares ont tous une affinité plus élevée pour l'oxygène et le soufre que l'aluminium, on peut augmenter la propreté de l'acier coulé continuellement par des quantités appropriées de ces éléments. Comme la propreté de l'acier peut être liée à une amélioration de sa ductilité ou de sa capacité à s'allonger sous la charge, il est désirable de produire des aciers aussi propres que possible. On a découvert selon la présente invention que l'addition d'alliages réactifs tels que titane, aluminium, zirconium et terres rares, entrainés dans un gaz inerte et introduits soit en dessous de la tuyère de cuve réfractaire dans le schnorkel ou bien en bas de la quenouille de la cuve réfractaire, permet d'ajouter ces métaux d'une manière telle qu'ils n'ont pas suffisamment de temps pour réagir avec l'oxygène et le soufre de l'acier pour former les produits de réaction trouvés par les auteurs de l'article mentionné ci-dessus qui obstruent les tuyères de cuves réfractaires.Selon la présente invention, on a également découvert que même si queiques-uns de ces produits de réaction solides sont formés, leur point de fusion peut être réduit par des flux de telle manière que le point de fusion du mélange ou du composé résultant est plus bas que la température de l'acier traversant la tuyère. L'un des auteurs mentionnés, Hilty, a trouvé que des inclusions qui traversent à l'état liquide la tuyère de cuve réfractère ne provoquent pas son obstruction. Guthrie a trouvé que lorsque des particules métalliques telles que des additions d'alliage sont ajoutées à l'acier, le premier résultat en est que la particule froide extrait assez de chaleur de l'acier fondu qui l'entoure pour que cet acier se solidifie immédiatement de manière à former une coquille complète autour de la particule métallique froide. Il y a un temps déterminé nécessaire pour que la coquille autour de la particule froide se mette à refondre et ce n'est qu'd ce moment que la particule d'alliage commence à aller en solution ou à fondre, et un autre temps déterminé est nécessaire pour que l'alliage aille complètement en so lution dans l'acier.Une fois en solution, ces aciers réagissent avec les impuretés de l'acier telles que l'oxygène et le soufre et forment les produits de réaction solides qui sont responsables du blocage de la tuyère de la cuve réfractaire. Selon la présente invention, on a découvert que les périodes nécessaires pour que la plupart des alliages ajoutés selon les procédés de la présente invention, comme au moyen de la quenouille de la cuve réfractaire pour dissoudre la coquille d'acier formée lorsqu'ils sont ajoutés tout d'abord, aillent en solution et réagissent avec les impuretés de l'acier pour former des inclusions de blocage des tuyères de cuves réfractaires , sont assez longues pour empecher la formation de telles inclusions de blocage. En outre, si les alliages peuvent être ajoutés à travers un orifice du schnorkel en étant entrainés dans les gaz inertes utilisés à cet endroit pour le brassage, ni les métaux réactifs, ni leurs produits de réaction avec les impuretés de l'acier, ne peuvent venir en contact avec la tuyère de cuve réfractaire. Selon la présente invention, on a également découvert que si le temps de solution de l'alliage réactif ajouté, entraîné avec les gaz traversant la quenouille de cuve réfractaire est assez court et que leur vitesse de réaction avec les impuretés de l'acier est assez rapide pour que des inclusions de blocage de tuyères puissent se former dans le trou de la tuyère de la cuve réfractaire, de telles inclusions peuvent etre empechées de s'attacher à l'orifice de la tuyère si leur point de fusion est réduit en ajoutant un flux approprié simultanément avec l'alliage réactif.Par exemple, si un alliage à faible point de fusion de terres rares était ajouté selon la présente invention et que l'alliage allait en solution rapidement et agissait rapidement avec les impuretés de manière à former des inclusions sol i- des capables de bloquer la tuyère pendant que l'acier était encore dans la tuyère, l'un des composants formés serait de l'oxyde de terres rares (RE203) dont le point de fusion dépasse 1 649"C. Il est possible d'abaisser le point de fu sion de RE203 ainsi formé en le faisant réagir avec un flux tel que la cryolite, Na2AlF6. Un tel composé formé lorsque la cryolite et Rye 203 réagissent ensemble est Na2 (RE) F4 dont le point de fusion est inférieur à 10380C, ce qui est bien en dessous de la température de l'acier traversant la tuyère de cuve réfractaire (1538-15930C). La cryolite n'est pas le seul composé capable d'agir comme flux pour Ré203, mais cependant la plupart des composés capables de cet effet sont des sels d'halogénure d'un type ou d'un autre. Selon la présente invention, on a découvert que le flux nécessaire pour former un composé avec les produits de réaction à partir de l'addition de métaux réactifs, qui est fluide à la température de l'acier traversant la tuyère de cuve réfractaire, peut être introduit dans le système par au moins deux procédés. Le premier consiste à revêtir par le flux, la particule d'alliage Ceci pourrait être accompli en dissolvant le flux dans un fluide tel que de l'eau, et ensuite on peut immerger l'alliage à revêtir dans une solution concentrée du flux, et subséquemment le sécher, ce qui laisse un revêtement du flux sur la particule.Un processus plus simple consisterait à faire un mélange intime de fines particules de l'alliage et de fines particules de flux de telle sorte que la formation de composés à point de fusion bas peut être entreprise avec les produits de réaction de l'alliage et le flux. On a encore découvert selon la présente invention que dans les cas où de l'acier de coulée continue doit avoir la plus grande propreté possible, il peut être préfé- rable quelquefois d'ajouter les métaux réactifs tels que les terres rares, soit dans la poche , soit dans la cuve réfractaire pour permettre une plus longue durée de flottation des produits de réaction provenant de l'acier. Cependant, l'acier traversant la tuyère de cuve réfractaire contient des oxydes de terres rares ou des oxysulfures qui peuvent se précipiter dans le trou de la tuyère et bloquer l'é- coulement de l'acier à travers celle-ci. Dans de tels cas, un flux tel que de la cryolite peut être entraîné dans le courant de gaz inerte qui est injecté en bas de la quenouil le de cuve réfractaire. Une partie de ce flux,lorsqu'il est dissout dans l'acier juste avant son entrée dans la tuyère de cuve réfractaire, contacte les composés à point de fusion élevé, précipités précédemment sur la tuyère de manière à réduire leur point de fusion en dessous de la température de l'acier traversant la tuyère de cuve réfractaire, ce qui dissout les dépôts hors du trou de la tuyère. Bien que différents procédés et formes de réalisation de la présente invention aient été décrits ci-dessus, ces descriptions ne sont pas limitatives, et d'autres formes de réalisation peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 7, Procédé pour ajouter des métaux réactifs à de l'acier en coulée continue pour éliminer l'obstruction des tuyères de cuves réfractaires, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à faire couler continûment de l'acier fondu à travers une tuyère de cuve réfractaire, à introduire un métal réactif dans l'acier fondu sous une forme et en un point voisins de la tuyère de cuve réfractaire de telle manière que les oxydes et/ou les oxysulfures à point de fusion élevé du métal réactif ne soient pas formes ou ne viennent pas en contact avec le trou de la tuyère en des quantités suffisantes pour provoquer l'obstruction de la tuyère avant traversée de celle-ci, et à couler continûment l'acier fondu dans un système de coulée continue. 2. Procédé selon la revendication i caractérisé en ce q'un ou plusieurs métaux réactifs sont choisis dans le groupe constitué par l'aluminium, le titane, le zirconium et les terres rares. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que le métal réactif est injecté dans l'acier fondu dans un gaz inerte immédiatement en dessous de la tuyère de cuve réfractaire dans un schnorkel fournissant de l'acier fondu au moule du système de coulée continue. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le métal réactif est injecté dans l'acier fondu,dans un gaz inerte,dans la tuyère de cuve réfractaire par une quenouille creuse de tuyère. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le métal réactif est ajouté en dessous de la tuyère de cuve réfractaire. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal réactif est ajouté au-dessus de la tuyère de cuve réfractaire. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mental réactif ou-les me- taux réactifs sont sous forme de particules et sont revêtus d'un flux capable d'abaisser le point de fusion des oxydes et/ou des oxysulfures du métal réactif ou des métaux réactifs en dessous de la température d'ecoulement de l'acier. 8. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le metal réactif ou les métaux réactifs sont ajoutés dans l'acier fondu en avant de la tuyère de cuve réfractaire et en ce qu'un flux capable d'abaisser le point de fusion des oxydes et des oxysulfures des métaux réactifs en dessous de la température d'èoeuîe- ment de l'acier est ajouté à l'acier traversant la tuyère de cuve réfractaire au moyen d'une quenouille creuse. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le flux est de la cryolite.