Brevet FR2610854A1 — publié le 19880819

La présente invention se rapporte à un additif pour le moulage continu de l'acier. Lorsque de l'acier est produit par moulage continu, un additif est indispensable et la qualité de l'acier dépend de la qualité de l'additif. Lorsqu'un additif est ajouté à la surface de l'acier fondu dans un moule, il est graduellement fondu par la chaleur de l'acier fondu, pour former trois couches consistant en une couche fondue, une couche semi-fondue (couche frittée) et une couche de l'additif non fondu. Les caractéristiques qu'un tel additif de moulage doit avoir sont les suivantes: 1. Isolement thermique et prévention de l'oxydation de la surface de l'acier fondu; 2. Fusibilité uniforme; 3. Capacité d'absorber les substances flottantes telles que A1203, etc...; 4. Capacité de lubrifier entre le moule et l'enveloppe solide de l'acier fondu. Parmi ces caractéristiques, la prévention de l'oxydation, la capacité d'absorber les substances flottantes et la capacité de lubrification sont des caractéristiques demandées pour la couche fondue de l'additif. Par ailleurs, l'isolement thermique et la fusibilité uniforme sont requis de la couche semi-fondue (couche frittée) et de la couche non fondue de l'additif de moulage, et ces caractéristiques sont fortement influencées par la forme des particules de l'additif. La forme d'un additif conventionnel de moulage peut grossièrement être divisée en trois types, c'est-à-dire pulvérulente, granulaire (forme de colonne: taille moyenne du grain environ 1 à 3mm, figure 2) et sphérique (type creux) et parmi eux, on utilise principalement les types pulvérulents et en granulés. Les types pulvérulents sont comparativement plus avantageux par l'isolement thermique que les types en granulés et, de manière caractéristique, se scorifient plus rapidement du fait de leur grande aire superficielle spécifique. Par conséquent, on utilise un additif de moulage du type pulvérulent principalement pour un acier calmé à l'aluminium à faible teneur en carbone qui est facilement affecté par des défauts de contamination tels que des trous d'épingle et des trous de soufflage, ainsi que pour le moulage rapide continu o la vitese de moulage est d'au moins 1,6m/mn et/o il faut une scorification et même un afflux encore plus rapides. Les types en granulés sont supérieurs du point de vue aspect de l'environnement par qu'ils produisent moins de poussière et ils ont également des mérites tels qu'une fusion uniforme de la couche en granulés, et la distribution irrégulière des ingrédients de l'additif est faible, donc la composition des scories est également uniforme. Pour ces raisons, les additifs en granulés sont principalement utilisés pour des aciers à teneur moyenne en carbone qui nécessitent une fusion uniforme et un afflux uniforme de l'additif ou pour une utilisation dans le moulage à vitesse lente qui donne priorité aux problèmes de l'environnement. Les types sphériques creux présentent plusieurs points supérieurs du point de vue écologique, en fluidité dans un moule et en isolement thermique de l'acier fondu mais il y a peu d'exemples d'usage dans des unités réelles de moulage. Bien que les trois types d'additifs décrits ci-dessus aient respectivement de nombreux mérites, ils présentent également les inconénients qui suivent. Inconvénients des additifs pulvérulents: 1. Problèmes écologiques tels que la production de poussières ou de poussières fines lors de l'introduction dans le moule. 2. Risque de distribution irrégulière des ingrédients'de l'additif en comparaison avec les types en granulés. 3. Du fait d'une fusion non uniforme et d'un afflux non uniforme de l'additif dans les espaces entre le moule et l'enveloppe solide de l'acier fondu, il est difficile d'accomplir une lubrification régulière entre le moule et l'enveloppe solide de l'acier fondu en comparaison avec les types en granulés. Par suite, l'enveloppe solide est irrégulièrement refroidie et a pour résultat une plus haute probabilité de fissures de surface dans l'acier moulé. En conséquence, il est difficile d'utiliser des additifs de moulage du type pulvérulent pour un acier qui est susceptible de se fissurer, comme un acier à moyenne teneur en carbone et un acier inoxydable. Inconvénients des additifs en granulés: 1. Isolement thermique plus faible qu'avec les additifs du type en poudre. 2. Plus lente scorification qu'avec les types en poudre, rendant non appropriée l'adoption pour le moulage rapide de l'acier. 3. Non applicables pour des chargeurs automatiques couramment adoptés en sidérurgie et en acierie, parce que les additifs conventionnels du type en granulés sont fragiles, se rompent facilement pendant le transport et ont une moindre aptitude à s'étaler dans un moule. Par conséquent, la plupart des industries sidérurgiques et des acieries utilisent un additif en poudre lorsqu'elles utilisent un chargeur automatique. Inconvénients de la poudre sphérique creuse: La poudre de moulage du type sphérique (type creux) (divulgations Brevet Japonais NO 52-123330 et 5475427) a un bon isolement thermique et une bonne aptitude à s'étaler dans un moule mais pose des problèmes par les propriétés de fusion, il y a donc peu d'exemples de son application dans des unités réelles. L'additif de moulage du type sphérique creux se fond couche par couche comme un type en granulés mais l'air piégé à l'intérieur de la sphère creuse ne peut être complètement évacué pendant la fusion. Etant donné cet air restant, l'additif du type sphérique creux présente un bon isolement thermique mais, d'autre part, cela rend difficile le transfert de la chaleur de l'acier fondu à la partie supérieure de l'additif. Par suite, la vitesse de scorification a tendance à être diminuée et un afflux constant des scories à l'interface entre le moule et l'enveloppe solide de l'acier fondu est restreint. Ainsi, il est difficile d'équilibrer la quantité d'afflux de scories et le taux de scorification, avec un additif sphérique creux. Comme la vitesse de scorification est restreinte, il est difficile d'utiliser un additif du type sphérique (type creux) pour le moulage rapide de l'acier qui nécessite une scorification rapide et un afflux rapide des scories. Ainsi, un additif conventionnel de moulage comme les types en poudre, en granulés et sphérique creux ont des mérites et inconvénients respectifs, aucun d'entre eux n'étant un additif totalement satisfaisant. Pour résoudre les problèmes ci-dessus décrits, les inventeurs ont effectué diverses recherches concernant les formes des additifs de moulage et sont ensuite arrivés à la présente invention. Ainsi, la présente invention présente un additif de moulage pour le moulage en continu de l'acier, qui est sphérique et plein, ayant une taille moyenne de particule de 100 à 800 >im. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 montre un additif de moulage du type sphérique plein pour le moulage en continu de l'acier selon la présente invention; - la figure 2 montre un additif de moulage conventionnel du type en granulés; et - la figure 3 montre un additif de moulage conventionnel du type sphérique (type creux). - Comme le montre la figure 1, l'additif pour le moulage continu de l'acier selon la présente invention diffère grandement de l'additif de moulage du type sphérique conventionnel (type creux) montré sur la figure 3, par sa forme. La caractéristique de l'additif de moulage de la présente invention réside dans le fait que c'est un additif de moulage du type sphérique plein. Bien que cela puisse comprendre une certaine quantité de sphères convexes, il n'y a pas de sphères creuses montrées à la figure 3. La taille moyenne des particules de la sphère pleine est de 100 à 800 pumn, et de préférence de 200 à 400 um. Si la taille moyenne des particules était en-dessous de 100 pum, une production de poussière pourrait se produire comme avec les additifs en poudre, donc cela n'est pas souhaitable et si la taille moyenne des particules est au-delà de 800 pm, l'espace vide parmi les particules est accru, réduisant l'isolement thermique comme avec les types en granulés conventionnels. Les particulessphériques pleines de la présente invention peuvent être produites de nombreuses façons comme une granulation par pulvérisation, cuve de roulement, fluidification, agitation etc... L'additif de moulage pour le moulage continu de la présente invention a d'excellentes propriétés d'isolement thermique, de tendance à la scorification et de fusibilité uniforme, on peut donc l'appliquer à un acier à faible teneur en carbone, un acier à teneur moyenne en carbone et/ou un moulage lent et un moulage rapide. Par ailleurs, comme il a d'excellentes propriétés de fluidité, il est facilement applicable à des chargeurs automatiques. Afin d'expliquer en plus de détails la présente invention, les exemples qui suivent sont présentés. Exemple 1. Un additif de moulage conventionnel en granulés, normalement utilisé pour le moulage lent d'acier à faible teneur en carbone, en tant que témoin, et l'additif de moulage du type sphérique plein de la présente invention (présente invention, produit 1) ayant la même composition que ledit témoin (N 2) ainsi que des additifs des types creux et pulvérulent (1 et 3) ont été utilisés pour le moulage continu d'acier calmé à l'aluminium à faible teneur en carbone. Les conditions de moulage étaient une vitesse de 1,0 à 1,2m/mn et une taille du moule de 220 x 1250mm. Les résultats d'essai sont montrés au tableau 1. Tableau 1.- Produit conventionnel Pnrévgten 1 2 3 1 SiO2 40,1 41,0 40,4 41,0 A120l 5,0 4,5 4,8 4,5 CaO 32,0 31,5 32,3 31,5 RPO 11,7 11,5 11,9 11,5 0.oF 6,9 7,0 7,2 7,0 E.C. 4.5 4.5 4.5 E.,-' F_____4_5 ___ O. E -M " CaO/SiO2 0,80 0,77 0,80 0,77 pleine Formepoudre granule en sphérique colonne creuse Taille moyenne du grain (pum) 40 1300 500 280 Densité apparente (g/cm3) 0,76 0,90 0.65 0,82 Angle de talus (o) 42 34 27 28 Quantité d'afflux de scories (kg/t) 0,50. 0,47 0,39 0,51 Fréquence de production de scories non oui un peu non Fréquence de production de poussières grande faible faible faible un peu Tendance à l'étalement un peu mauvaise bonne bonne Indice de contamination sous la surface 1,0 1,2 2,3 1,0 Température d'amollisement ( C) 1045 1040 1030 1040 Viscosité (1300 C, Poise) 3,4 3,2 3,3 3,2 o (*) Note: R O représente Na O+K O+Li o Indice de contamination ous2la surface: prendre produit conventionnel 1 à 1,0. Comme cela est apparent sur le tableau 1, le produit de la présente invention a montré de bons résultats en comparaison avec des additifs conventionnels en granulés ou sphériques creux et presque les mêmes résultats que ceux d'un additif pulvérulent conventionnel. Exemple 2. Un additif de moulage du type totalement sphérique (présente invention, produit 2) a été produit, qui avait la même composition que l'additif conventionnel en granulés utilisé pour le moulage lent à moyenne teneur en carbone de l'exemple 1. Ledit additif du type sphère pleine a été utilisé pour le moulage continu de l'acier calmé à l'aluminium à teneur moyenne en carbone. Les conditions de moulage étaient à une vitesse de 1,0 à 1,2m/mn, et une taille du moule de 220 x 1250mm. Les résultats du moulage sont montrés au tableau 2. Tableau 2 Produit conventionnel présente invention 4 5 6 2 Si0O2 37,4 37,3 36,5 37,3 AI203 5,5 6,0 6,3 6,0 CaO 37,5 38,0 37,9 38,0 Àp O R20 9,7 9,5 9,9 9,5 C F 7,0 6,8 6,6 6,8 O ri C.E EH F.C. 4,2 4,2 4,2 4,2 oz Liu cCa0/Si02 1,00 1,02 1,04 1,02 granules en sphérique pleine Forme Poudre colonne creuse sphérique Taille moyenne du grain (pm)40 1400 500 270 Densité apparente (g/cm) 0,78 0.91 0,65 0,82 Angle de talus (o) 42 5 77 7 Quantité d'afflux de scories (kg/t).0,47 0,43 0,33 0,47 Fréquence de production de scories non un peu un peu non Fréquence de production de poussières grande faible faible faible Tendance à l'étalement un peu maumauvaise bonne bonne riipmuaisebonbne Indice fissures surface 1,0 0,5 1,2 0,5 on Température d'amollisement ( C) 1110 1120 1120 1120 -- Viscosité (1300 C, Poise) 2,2 2,4 2,5 2,4 (*) Note: R20 représente Na20+K O+Li ' Indice fissuressurface (pleihe lohgueur):prendre produit conventionnel 4 à 1,0. Comme on peut le voir sur le tableau 2, le produit 2 de la présente invention a présenté un plus faible indice de fissures de surface qu'un additif pulvérulent ou sphérique conventionnel et les mêmes résultats qu'un additif conventionnel en granulés. La présente invention permet d'éliminer les inconvénients des additifs conventionnels de moulage pour le moulage en continu de l'acier en adoptant un additif du type totalement sphérique ayant une taille moyenne de particules de 100 à 800) an. On peut ainsi obtenir les effets favorables qui suivent. 1. Pas de production de poussières, ce qui est souhaitable écologiquement. 2. Excellente fluidité de l'additif, permettant l'application facile dans des chargeurs automatiques. 3. Fusibilité uniforme couche par couche et afflux constant dans un moule, comme pour des additifs conventionnels en granulés. De même, il y a une excellente capacité de scorification et pas de bulles après fusion telles que celles que l'on voit avec les additifs sphériques creux conventionnels. 4. Bon isolement thermique, le même qu'avec un additif pulvérulent conventionnel. REVEND I CATIONS 1. Additif pour le moulage en continu d'un acier, caractérisé en ce qu'il a une forme du type sphérique plein o la taille moyenne du grain est comprise entre 100 et 800 pm. 2. Additif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la taille moyenne des particules est comprises entre 200 et 400 Pm. 3. Additif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les ingrédients qui suivent: Sio2 20 - 50% A1203 0 - 10% CaO 20 - 45% R20 (Na20 + K20 + Li20) 3 - 25% F 2 - 15% Carbone Libre 0,5 - 10% MgO 0 - 10% B203 0 - 10% Fe203 0- 5% BaO 0- 10% 4. Additif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport CaO/SiO2 est compris entre 0,5 et 1,5. 5. Additif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est produit par granulation par pulvérisation, dans une cuve roulante, fluidification ou agitation.