Brevet FR2855992A1 — publié le 20041217

I L'invention concerne la coulée continue des métaux. Plus précisément, elle concerne la coulée continue de bandes métalliques de faible épaisseur directement à partir de métal liquide selon le procédé de coulée entre cylindres, ou, de manière générale, entre des parois refroidies en défilement. Le procédé de coulée entre cylindres consiste à couler une bande métallique, par exemple d'acier au carbone, d'acier inoxydable, d'alliage Fe-Ni, Fe-Si ou d'autres alliages ferreux ou non ferreux, par solidification de métal liquide sur les parois latérales cylindriques de deux cylindres en rotation en sens inverses refroidis intérieurement. Deux " peaux " solidifiées se forment sur ces 10 parois et on le fait se rejoindre sensiblement au niveau du " col ", c'est à dire de l'endroit o l'intervalle entre les parois est le plus faible et sensiblement égal à l'épaisseur de la bande que l'on désire couler (de l'ordre de 1 à 10Omm, généralement 3 à 5mm). Dans ce nombreux cas, la bande solidifiée issue des cylindres de 15 coulée subit ensuite un laminage à chaud en une ou plusieurs étapes, au moyen d'une ou de plusieurs cages de laminoir disposées en ligne avec les cylindres de coulée. C'est seulement après ce laminage à chaud (et d'éventuelles autres opérations métallurgiques, tels que des réchauffages et/ou des refroidissements contrôlés) que la bande est bobinée pour être ensuite expédiée au client ou à 20 d'autres stations de traitement telles qu'une ligne de laminage à froid. Le laminage à chaud effectué en ligne permet d'obtenir des bandes minces d'acier (et d'alliage ferreux en général) bobinées, ayant une épaisseur proche de l'épaisseur finale désirée pour le produit, sans qu'il soit nécessaire de réaliser cette faible épaisseur directement en sortie des cylindres (o les 25 épaisseurs inférieures à 3mm environ sont difficiles à réaliser). Il permet aussi d'affiner et d'homogénéiser la microstructure de la bande. On a intérêt à ce que le taux de réduction lors du laminage à chaud soit aussi élevé que possible. Toutefois, on est, dans la pratique, limité à cet égard notamment par la calamine qui se forme à la surface de la bande entre sa 30 sortie des cylindres et son entrée dans le laminoir, à cause de l'oxydation de la surface par l'atmosphère ambiante. Un remède à cette limitation est d'installer entre les cylindres et le laminoir une enceinte d'inertage dans laquelle on maintient une atmosphère neutre ou réductrice, pauvre en oxygène. La présence de cette enceinte 35 complique cependant sensiblement la fabrication et l'exploitation de l'installation de coulée continue. Et même avec une telle enceinte d'inertage, il est difficile de dépasser un taux de réduction de 50% environ, à moins d'augmenter le coût de construction de l'installation dans des proportions qui annuleraient les avantages économiques de la filière " coulée de produits minces " par rapport aux filières de production classiques. Le but de l'invention est de proposer un procédé et une installation de 5 coulée continue de bandes minces donnant accès dans des conditions économiques avantageuses à des taux de réduction très élevés lors du laminage à chaud en ligne. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de coulée continue directe d'une bande métallique selon lequel on coule ladite bande par 10 solidification de métal liquide dans une lingotière à parois mobiles refroidies et on effectue un laminage à chaud en ligne de ladite bande, caractérisé en ce qu'on envoie sur la surface de la bande, à sa sortie de la lingotière un produit laissant subsister une couche lubrifiante sur ladite surface au moment o la bande est laminée à chaud et causant un dégagement gazeux contribuant à protéger ladite 15 surface de l'oxydation. Ladite couche lubrifiante peut être un matériau carboné. Ledit produit laissant subsister une couche lubrifiante peut alors être du graphite. Ledit produit laissant subsister une couche lubrifiante peut être une 20 graisse contenant du carbonate de calcium. Ledit produit laissant subsister une couche lubrifiante peut être de l'acétylène. Le laminage à chaud peut être effectué avec un taux de réduction d'au moins 50%. Ledit métal liquide peut être un alliage ferreux. L'invention a également pour objet une installation de coulée continue directe d'une bande mince métallique, du type comportant une lingotière à parois mobiles refroidies o a lieu la solidification de ladite bande et une installation de laminage à chaud en ligne de ladite bande solidifiée, caractérisée en ce qu'elle 30 comporte des moyens pour envoyer sur la surface de ladite bande à sa sortie de la lingotière un produit laissant subsister sur ladite surface une couche lubrifiante à l'entrée de l'installation de laminage à chaud. Lesdites parois mobiles peuvent être les parois latérales de deux cylindres en rotation en sens contraires. Lesdites parois mobiles peuvent être deux bandes en défilement. L'installation peut comporter un caisson d'inertage de ladite bande entre la sortie de la lingotière et l'entrée de l'installation de laminage à chaud. Comme on l'aura compris, I'invention consiste à envoyer sur la surface 5 de la bande sortant des cylindres de coulée d'un produit (initialement à l'état solide, liquide ou gazeux) qui doit laisser subsister une couche lubrifiante sur la surface de la bande jusqu'à l'entrée de la bande dans la cage du laminoir à chaud. L'effet de lubrification lors de ce laminage permet de réaliser en une seule passe des taux de réduction égaux ou supérieurs à 50%. Bien entendu, il est envisageable de faire suivre cette passe de laminage d'une ou de plusieurs autres (éventuellement séparées par des réchauffages ou refroidissements intermédiaires). Dans ces conditions, il est envisageable de parvenir à des bandes bobinées d'une épaisseur de 1,5 à lmm, voire moins, en partant de bandes 15 coulées d'une épaisseur de 3 à 5mm en sortie des cylindres, donc conformes à la pratique la plus habituelle en la matière. Les produits laminés à chaud ainsi obtenus peuvent même, dans certains cas, être substituables à des produits de même épaisseur dont l'obtention a nécessité un laminage à froid. En tout cas, la possibilité de réaliser un taux de réduction très élevé lors du laminage à chaud 20 donne accès à de nouvelles possibilités métallurgiques tirant parti des bandes fortement corroyées ainsi obtenues. L'obtention de ces taux de réduction très élevés dans des conditions de qualité de surface des bandes satisfaisantes n'est envisageable que si la surface de ladite bande est exempte ou pratiquement exempte de calamine au 25 moment du laminage. De ce point de vue, I'invention est également particulièrement avantageuse. En effet, la couche de produit destinée à former le lubrifiant agit comme une couche protectrice contre l'oxydation atmosphérique. D'autre part, un craquage du produit, au moment de son application sur la bande et dans les moments qui suivent, a pour résultat la formation de gaz qui vont 30 servir à inerter la surface de la bande en diminuant drastiquement la concentration en oxygène à son voisinage. Si on utilise une enceinte d'inertage, ces gaz vont y demeurer et participer eux-mêmes à l'inertage, ce qui permet de diminuer les quantités de gaz neutre ou réducteur introduites. Dans les cas les plus favorables, il est même possible de se passer de l'enceinte d'inertage, le 35 dégagement gazeux issu du produit chauffé et décomposé par la chaleur de la surface de la bande s'avérant suffisant pour assurer la faible concentration en oxygène désirée au voisinage de la surface de la bande. Dans la pratique, la bande sortant des cylindres met quelques secondes à arriver jusqu'au laminoir à chaud en ligne, et se trouve à une 5 température de l'ordre de 950 à 1050 C. Le produit doit donc présenter des caractéristiques telles qu'il puisse subsister sous une forme efficace, par exemple sous forme d'une matière carbonée, sur la surface de la bande entrant dans le laminoir, et qu'il puisse produire des gaz protecteurs, du fait de son craquage, au moins dans les instants qui suivent la sortie de la bande des cylindres. C'est dans 10 ces instants que la bande est la plus chaude, et donc que le risque de formation de la calamine est le plus élevé. En l'absence d'enceinte d'inertage, il est préférable que ce craquage puisse se poursuivre jusqu'au laminoir à chaud. La nature du produit et la quantité déposée sur chaque face de la bande doivent être choisies en conséquence. Parmi les produits pouvant être utilisés dans le cadre de l'invention, on peut citer la poudre de graphite, ou une graisse contenant jusqu'à 50% de carbonate de calcium. Du fait de sa viscosité relativement élevée, ce dernier type de produit peut être particulièrement adapté à l'enduction de la bande, notamment dans les portions de son parcours o elle est verticale, ou sur son 20 côté extrados, lors de sa progression dans la machine. De manière générale, un produit laissant subsister après son craquage un résidu carboné sur la surface de la bande prête à être laminée peut être utilisé avantageusement. Une manière d'obtenir ce résidu carboné peut, par exemple, consister 25 à insuffler de l'acétylène sur la surface de la bande. Sa combustion selon la réaction 2C2H2 + 202 -> 20 + H20 + CO + 002 + H2 produit du graphite qui constitue alors la couche lubrifiante que l'invention vise à obtenir. Cette réaction produit également de l'hydrogène qui rend l'atmosphère 30 réductrice. L'invention a été décrite dans le cadre de son application à la coulée de bandes minces métalliques entre deux cylindres. Mais il est aussi envisageable de l'expliquer avec profit à d'autres types d'installations de coulées de bandes minces, par exemple à des coulées de bandes minces d'épaisseur 35 relativement élevée, de l'ordre de 5 à 10mm, entre deux bandes refroidies en défilement. REVENDICATIONS 1. Procédé de coulée continue directe d'une bande métallique selon lequel on coule ladite bande par solidification de métal liquide dans une lingotière à parois mobiles refroidies et on effectue un laminage à chaud en ligne de ladite bande, caractérisé en ce qu'on envoie sur la surface de la bande, à sa sortie de la lingotière un produit laissant subsister une couche lubrifiante sur ladite surface au moment o la bande est laminée à chaud et causant un dégagement gazeux contribuant à protéger ladite surface de l'oxydation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche lubrifiante est un matériau carboné. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit produit laissant subsister une couche lubrifiante est du graphite. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit produit 15 laissant subsister une couche lubrifiante est une graisse contenant du carbonate de calcium. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit produit laissant subsister une couche lubrifiante est de l'acétylène. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que 20 le laminage à chaud est effectué avec un taux de réduction d'au moins 50%. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit métal liquide est un alliage ferreux. 8. Installation de coulée continue directe d'une bande mince métallique, du type comportant une lingotière à parois mobiles refroidies o a lieu 25 la solidification de ladite bande et une installation de laminage à chaud en ligne de ladite bande solidifiée, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour envoyer sur la surface de ladite bande à sa sortie de la lingotière un produit laissant subsister une couche lubrifiante sur ladite surface à l'entrée de l'installation de laminage à chaud. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdites parois mobiles sont les parois latérales de deux cylindres en rotation en sens contraires. 10. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdites parois mobiles sont deux bandes en défilement. 11. Installation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un caisson d'inertage de ladite bande entre la sortie de la lingotière et l'entrée de l'installation de laminage à chaud.