Brevet FR2642346A3 — publié le 19900803

FR 2642346 A3 19900803 FR 8817148 A 19881219 PROCEDE D'APPORT D'ELEHENTS D'ALLIâTES A LA PEAU D'UN PRODUIT HETALLIQUE COULE EN CONTINU, ET POUDRE DE COUVERTURE POUR SA MISE EN OEUVRE ta présente invention concerne le traitement des métaux ou fusion, notamment~de l'acier, au cours même de leur coulée en continu. Au début de l'opération' de coulée en continu d'un produit métallurgique, comme un bloom en acier par exemple, la surface libre (qui dans la suite du texte sera désignée par le terme "ménisque") du métal liquide en lingotière est généralement recouverte par une poudre, dite poudre de couverture. Cette poudre est consommée en cours de coulée et doit donc être renouvelée régulièrement, de façon que le ménisque ne soit jamais exposé à l'air libre. La composition de cette poudre est telle qu'elle permet la formation d'un laitier liquide dans la zone de contact avec le ménisque. Les rôles connus de cette poudre de couverture sont multiples. Elle constitue une protection du métal liquide contre son oxydation par l'atmosphère ambiante et contre des reprises d'azote. Elle assure également l'isolation thermique du ménisque en arrêtant son rayonnement. On cherche ainsi à éviter un refroidissement excessif du métal en.lingotière. Elle capte une fois fondue les inclusions non-métalliques contenuea.dans le métal liquide et qui, sous l'effet de leur faible densité, remontent au niveau du ménisque. - Elle joue aussi un rôle important de lubrifiant, en s'infiltrant entre la paroi de la lingotière et la peau solidifiée du produit en cours de coulée et permet d'éviter les collages entre la lingotière et le produit qui en est extrait, collages qui conduiraient à des déchiruresde la peau solidifiée encore fragile. Le but de la présente invention est de procurer une fonction supplémentaire à la poudre de couverture de lingotière, afin d'obtenir un produit final dont les couches superficielles ont une composition chimique différente de celle du reste du produit. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'apport d'un ou de plusieurs éléments d'alliage à la peau d'un produit métallique coulé en continu avec un ajout de poudre de couverture sur le ménis- que, caractérisé en ce que le ou lesdits éléments d'alliage sont présents dans ladite poudre de couverture et sont apportés au métal par son intermédiaire' L'invention a également pour objet une poudre de couverture pour la mise en oeuvre dudit procédé, caractérisée en ce qu'elle contient au moins un élément d'addition susceptible de passer en solution dans le métal liquide, sous forme pure ou sous forme d'alliages. I1 est courant de réaliser des additions d'éléments d'alliage dans la lingotière en-y déroulant un fil massif ou un fil fourré. Mais le but de ces traitements est d'obtenir un ajout d'éléments d'alliages homogène sur l'ensemble du produit. Au contraire, l'invention vise à limiter cet ajout à la peau du produit. Comme on l'aura compris, les éléments d'alliage contenus dans la poudre traversent le ménisque et enrichissent ainsi les couches de métal liquide en lingotière les plus proches du ménisque. Or, il se trouve que ce métal-là a une forte probabilité d'aller ensuite se solidifier au contact de la paroi de la lingotière et de former ainsi la peau du produit coulé. Cet enrichissement en élément d'alliage procure à la la peau des propriétés mécaniques et/ou des caractéristiques structurelles différentes (ou exaltées) de celle du coeur du produit. La teneur de la poudre en le ou les éléments d'alliage que l'on désire ajouter dépend de plusieurs facteurs - l'importance de l'ajout d'éléments d'alliage à effectuer - la proportion d' éIéments-d'alliages qui se retrouveront effectivement en peau du produit. Plus cette proportion est faible, plus la teneur de la poudre en éléments d'alliage doit être élevée pour obtenir un ajout en peau donné. Cette proportion dépend du métal liquide en lingotière. Ceux-ci, comme on le sait, sont liés au format de la lingotière, à la vitesse de la coulée, aux conditions de pénétration du jet de coulée, à l'éventuelle agitation du métal par des moyens mécaniques ou électromagné,tiques, etc. Les mouvements du métal peuvent être déterminés par des essais sur maquettes hydrauliques, ou par une modélisation mathématique. - le rapport entre la quantité de poudre consommée pendant la coulée et la quantité de métal qui, dans le même temps, transite par la lingotière. Pour une addition d'élément d'alliage donnée, la teneur de la poudre en cet élément doit être d'autant plus forte que ce rapport est faible. Tous les éléments susceptibles de passer en solution dans l'acier liquide peuvent être introduits, sous forme pure ou sous forme d'alliages, par l'intermédiaire de la poudre de couverture. Parmi ceux dont l'addition peut présenter un intérêt métallurgique on peut citer le carbone, le-soufre, le silicium, le phosphore, le manganèse, le chrome, le nickel, etc... Ainsi une poudre de couverture fortement enrichie en carbone par rapport aux poudres traditionnelles procure à la surface du produit une dureté supérieure à celle qu'imposerait la teneur en carbone nominale du produit. De même, l'addition de chrome et de nickel à la poudre est susceptible de rendre la surface du produit résistante à la corrosion.En ce qui concerne leurs autres composants, les poudres selon l'invention ne se distinguent pas des poudres classiquement employées dans des conditions de coulée similaires. Bien entendu, le terme "poudre de couverture" ne doit pas être pris dans un sens trop littéral. I1 désigne tout conditionnement du matériau de couverture du métal en lingotière, tel que de la poudre proprement dite, des granulés, des sphérules, etc... I1 faut cependant que le mode de fabrication de ce matériau permette l'incorporation des éléments d'alliage et leur conservation sous la forme désirée jusqu'au moment de l'utilisation. Le procédé est applicable à la coulée continue de produits métalliques, notamment en acier, de tous formats. Un exemple de composition d'une poudre de couverture selon l'inventionrdopée au nickel, pouvant être utilisée en coulée continue de brames d'acie=-est donné ci-dessous, conjointement à la composition de la poudre de couverture classique à laquelle cette poudre selon 1'invention peut être substituée. Les teneurs des differents composants sont exprimées en pourcentages pondéraux. Poudre classique Poudre dopée au Ni CaO 33 Z 29,5 % SiO2 32 % 30 X MgO 1 % 1 X A1203 5 X 4,5 % F ó,5 % 6 X Na2O 11,5 % 10,5 % K20 0,5 % 0,5 X C 6 % 6 % Fie203 1 % 1 % Ni O % 10 % impuretés 3,5 % 1 % REVENDICATIONS 1) Procédé d'apport d'un ou de plusieurs éléments d'alliage aux couches superficielles d'un produit métallique coulé en continu avec ajout de poudre de couverture sur le ménisque, caractérisé en ce que le ou lesdits éléments d'alliage sont présents dans ladite poudre de couverture et sont apportés au métal par son intermédiaire. 2) Poudre de couverture du ménisque d'une lingotière de coulée continue d'un produit métallique. pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient au moins un élément d'addition susceptible de passer en solution dans le métal liquide, sous forme pure ou sous forme d'alliages.