Procédé pour contrôler la coulée continue des métaux.
La présente invention est relative à un procédé pour contrôler la coulée continue des métaux et plus spécialement de l'acier.
Les processus de coulée continue des métaux consistent à verser le métal liquide à partir d'une poche de cou-lée, directement ou par l'intermédiaire d'un panier de coulée, dans une lingotière de coulée continue refroidie à l'eau. Sous l'action de ce refroidissement dit primaire, s'amorce la solidification du métal coulé qui sort régulièrement par l'extrémité inférieure ouverte de la dite lingotière.
En outre, le lingot en cours de solidification sortant de façon continue hors de la lingotière est soumis également à un refroidissement par eau; ce refroidissement dit secondaire, assure la solidification progressive et complète du
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Tout au long de la solidification du lingot, la peau
du brin coulé en continu est soumise à des contraintes thermiques et mécaniques variables.
Les contraintes thermiques résultent des gradients
de température qui existent dans des directions transversales
et longitudinales. Bien que l'état de tension du brin à un endroit donné dépende des déformations antérieures, en général il existe des tensions de traction dans les parties les plus froides qui se refroidissent le plus rapidement (peau) et des tensions de compression dans les régions les plus chaudes (coeur). Cependant, le refroidissement de la surface du produit sous le point de transformation austéni.te-ferrite ou le réchauffement superficiel du produit lors du passage d'une zone d'arrosage
intense à une zone d'arrosage plus faible ou à la sortie de la
tour de refroidissement peuvent complètement modifier la dis- tribution des tensions et provoquer des tensions de traction
au coeur du lingot, à proximité du front de solidification.
Les contraintes thermiques ou mécaniques jointes à
une faible résistance mécanique du produit peuvent être la
cause de fissurations qui entraînent la percée ou l'apparition
de défauts internes ou superficiels, et elles sont notamment responsables de la formation de fissures axiales ou à mi-épais-
seur et de lignes noires (ségrégation).
Pour remédier à ces inconvénients, le demandeur a
déjà préconisé un procédé de contrôle dans lequel la grandeur
de sortie est constituée par la température superficielle du
produit en cours de solidification et la grandeur d'entrée, par
les quantités totales d'eau à utiliser dans le circuit de refroidissement secondaire. Les consignes consistent à maintenir la température superficielle du produit au-dessus du point de transformation austénite - ferrite et simultanément à éviter des réchauffements supérieurs à 100[deg.]C lors du passage d'une zone de refroidissement à la suivante. Les quantités' totales d'eau à utiliser dans le circuit de refroidissement secondaire pour assurer le respect des consignes sont déterminées au moyen d'un calcul prévisionnel -tenant compte des données particulières de l'installation, des propriétés physiques du métal et de la densité du flux calorifique dans la lingotière ou dans les zones d'arrosage.
Toutefois, une telle façon de procéder n'est valable que lorsque l'installation de coulée fonctionne en régime stationnaire, c'est-à-dire sans grandes variations; mais quand on est amené à changer, de façon brutale, les conditions opératoires (principalement la vitesse de coulée et le débit d'eau secondaire, qui habituellement dépend linéairement de la dite vitesse), ce qui est le cas par exemple lors d'un changement
de poche, d'une fin de coulée ou d'un changement de panier, il est très difficile de prévoir rapidement les perturbations de la température du produit qui peuvent se produire au cours de tels états transitoires, et le contrôle de l'opération s'avère très peu satisfaisant pendant toute la durée de ces changements brutaux de conditions opératoires.
Une telle limitation du contrôle basé sur le calcul prévisionnel présente le grave inconvénient de ne pas pouvoir déceler l'apparition de ces perturbations de température, qui peuvent produire des défauts tels que des criques.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à cet inconvénient, c'est-à-dire permettant de déceler les perturbations de température qui se produisent au cours d'états transitoires qui peuvent être à l'origine de défauts dans les produits coulés.
Cette invention est fondée sur la constatation inattendue que les indications données_par un dispositif adé- quat de mesure de la température superficielle du produit, permettent de repérer le caractère brutal des perturbations ther-
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tour de refroidissement -secondaire d'une ligne de coulée continue sont très défavorables à une telle mesure de la température superficielle du produit, surtout à cause de la présence de vapeur d'eau en grandes quantités. Le demandeur a dû en conséquence faire des recherches pour mettre au point un pyromètre capable de donner une telle mesure réellement significative.
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métaux, particulièrement lors d'un état dit transitoire de 1' opération de coulée, par exemple un changement de poche de coulée, au cours duquel on fait varier la vitesse de coulée
et on modifie d'une façon coordonnée le débit d'eau de refroidissement secondaire, est essentiellement caractérisé en ce que l'on enregistre simultanément les variations de la dite vitesse de coulée et du débit d'eau ainsi que celle de la température superficielle du produit en cours de solidification, on détecte les variations brusques dans l'enregistrement des températures au cours de l'état transitoire défini par les variations de vitesse et d'eau de deux autres enregistrements et on prend des dispositions en conséquence pour limiter, voire supprimer, ces perturbations de température dans les plus brefs délais et/ou pour repérer la portion du produit qui est sujette à caution.
Suivant une modalité opératoire de l'invention, on réduit ou on supprime les perturbations nuisibles de température par une modification appropriée de la relation existant entre la vitesse de coulée et le débit d'eau secondaire.
On modifie avantageusement, suivant l'invention,
la relation existant entre la vitesse de coulée et le débit <EMI ID=4.1>
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Egalement suivant l'invention, on agit particulière-
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ment de la température, en augmentant le débit d'eau quand la dite température augmente et en diminuant le débit d'eau quand
- cette température diminue.
Suivant une variante de l'invention, on modifie -la relation existant entre la vitesse de coulée et le débit d'eau secondaire en agissant particulièrement sur la dite vitesse. _
Suivant une autre modalité opératoire de l'inven- tion, on repère la portion du produit susceptible d'être défectueuse en imprimant une marque indélébile sur le dit produit au moment où le dispositif de mesure de la température enregistre des variations brusques et répétées,- ce qui_permet de retrouver ces portions à la sortie de la ligne de coulée continue.
Les figures 1, 2 et 3 ci-annexées sont données à titre d'exemple non limitatif, pour bien faire comprendre l' objet de la présente invention.
La figure 1 représente l'enregistrement de la vitesse de coulée (en ordonnée en m/min.) en fonction du temps
(en abscisse en min.). La figure 2 représente l'enregistrement du débit d'eau de refroidissement secondaire (en ordonnée en 1/min.) en fonction du temps (en abscisse en min.). La figure 3 représente l'enregistrement de la température superficielle du produit en cours de solidification dans la tour de refroidissement. Cette température est donnée en ordonnée ([deg.]C) en fonction du temps (en abscisse en min.).
Ces figures montrent les variations des trois grandeurs précitées survenant lors d'un état transitoire dû à un changement de poche lors d'une coulée continue de brame.
Avant le changement de poche, la ligne de coulée continue fonctionnait en régime stationnaire suivant les con'- éditions opératoires-suivantes :
- vitesse de coulée : 0,9 m/min.
- débit total d'eau de refroidissement secondaire : 1600 1/min
(pour les zones situées en amont du pyromètre)
- température superficielle du produit : 960[deg.]C.
L'état transitoire s'est présenté à la 23ème minute : à la suite de la nécessité de changer de poche de coulée, on a diminué la vitesse de coulée et également le débit d'eau suivant la relation théoriquement établie entre ces deux grandeurs. La vitesse de coulée a été diminuée jusqu'à 0,25 m/min et le débit d'eau jusqu'à 700 1/min.
On constate sur la figure 3 que les variations de la température superficielle du produit se produisent d'une façon brusque et répétée, ce qui est l'indice d'un risque de production de défauts dans les brames. Alerté par ces perturbations de la température, l'opérateur a modifié le débit d'eau, conformément à l'allure de l'enregistrement de la température et a pu ainsi réduire l'importance des perturbations thermiques.
L'opérateur a également repéré la zone du produit susceptible de contenir des défauts, au moyen d'un marquage approprié.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour contrôler la coulée continue des
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opération de coulée, par exemple un changement de poche de cou-
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modifie, d'une façon coordonnée, le débit d'eau de refroidissement secondaire, caractérisé en ce que l'on enregistre simul-
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produit en cours de solidification, en ce que l'on détecte les variations brusques dans l'enregistrement des températures au cours de l'état transitoire défini par les variations de vitesse et d'eau, de deux autres enregistrements et
en ce que l'on prend les dispositions en conséquence pour limiter, voire supprimer, ces perturbations de température dans les plus brefs délais et/ou pour repérer la portion du produit qui est sujette à caution.
Process for controlling the continuous casting of metals.
The present invention relates to a process for controlling the continuous casting of metals and more especially of steel.
Continuous metal casting processes consist of pouring liquid metal from a casting ladle, directly or through a casting basket, into a water-cooled continuous casting mold. Under the action of this so-called primary cooling, the solidification of the cast metal begins, which regularly leaves the open lower end of the said mold.
In addition, the solidifying ingot continuously exiting from the ingot mold is also subjected to water cooling; this so-called secondary cooling ensures the progressive and complete solidification of the
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Throughout the solidification of the ingot, the skin
of the continuously cast strand is subjected to varying thermal and mechanical stresses.
Thermal stresses result from gradients
temperature that exist in transverse directions
and longitudinal. Although the state of tension of the strand at a given location depends on previous deformations, in general there are tensile stresses in the colder parts which cool the most quickly (skin) and compressive stresses in the weakest regions. warmer (heart). However, the cooling of the surface of the product below the austenite-ferrite transformation point or the superficial heating of the product when passing through a spray zone
intense at a weaker watering zone or at the exit of the
cooling tower can completely change the distribution of the tensions and cause tensile stresses
at the core of the ingot, near the solidification front.
The thermal or mechanical constraints attached to
low mechanical strength of the product may be the
cause of cracks that lead to breakthrough or appearance
internal or superficial defects, and they are particularly responsible for the formation of axial or mid-thickness cracks
sor and black lines (segregation).
To remedy these drawbacks, the applicant has
already recommended a control process in which the quantity
output is formed by the surface temperature of the
solidifying product and the input size, for example
the total quantities of water to be used in the secondary cooling circuit. The instructions consist of maintaining the surface temperature of the product above the austenite - ferrite transformation point and simultaneously avoiding heating greater than 100 [deg.] C when passing from one cooling zone to the next. The total quantities of water to be used in the secondary cooling circuit to ensure compliance with the instructions are determined by means of a forecast calculation - taking into account the particular data of the installation, the physical properties of the metal and the density. heat flow in the mold or in the irrigation zones.
However, such a procedure is only valid when the casting installation operates in a stationary regime, that is to say without large variations; but when we have to change, abruptly, the operating conditions (mainly the casting speed and the secondary water flow rate, which usually depends linearly on said speed), which is the case for example during a change
ladle, end of pour or change of basket, it is very difficult to quickly predict product temperature disturbances that may occur during such transient states, and control of the operation s 'proves to be very unsatisfactory throughout the duration of these abrupt changes in operating conditions.
Such a limitation of the control based on the forecast calculation has the serious drawback of not being able to detect the appearance of these temperature disturbances, which can produce faults such as cracks.
The present invention relates to a method making it possible to remedy this drawback, that is to say making it possible to detect the temperature disturbances which occur during transient states which can be the source of defects in the products. sunk.
This invention is based on the unexpected observation that the indications given by a suitable device for measuring the surface temperature of the product make it possible to identify the abrupt nature of thermal disturbances.
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-secondary cooling tower of a continuous casting line are very unfavorable to such a measurement of the surface temperature of the product, especially because of the presence of water vapor in large quantities. The applicant therefore had to carry out research to develop a pyrometer capable of giving such a truly significant measurement.
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metals, particularly during a so-called transient state of the casting operation, for example a ladle change, during which the casting speed is varied
and the secondary cooling water flow rate is modified in a coordinated manner, is essentially characterized in that the variations of said casting speed and of the water flow rate as well as that of the surface temperature of the water are simultaneously recorded. product in the course of solidification, sudden variations in the recording of temperatures are detected during the transient state defined by the variations in speed and water of two other recordings and measures are taken accordingly to limit or even eliminate , these temperature disturbances as soon as possible and / or to identify the portion of the product that is questionable.
According to an operating method of the invention, the harmful temperature disturbances are reduced or eliminated by an appropriate modification of the relationship existing between the casting speed and the secondary water flow rate.
It is advantageously modified, according to the invention,
the relationship between the casting speed and the flow rate <EMI ID = 4.1>
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Also according to the invention, one acts particularly
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of the temperature, increasing the water flow when said temperature increases and decreasing the water flow when
- this temperature decreases.
According to a variant of the invention, the relationship existing between the casting speed and the secondary water flow rate is modified by acting in particular on said speed. _
According to another operating method of the invention, the portion of the product liable to be defective is identified by printing an indelible mark on the said product when the temperature measuring device records sudden and repeated variations, - which allows these portions to be found at the exit of the continuous casting line.
Figures 1, 2 and 3 appended hereto are given by way of non-limiting example, in order to make the object of the present invention fully understood.
Figure 1 represents the recording of the casting speed (ordinate in m / min.) As a function of time
(abscissa in min.). FIG. 2 represents the recording of the secondary cooling water flow rate (on the ordinate in 1 / min.) As a function of time (on the abscissa in min.). FIG. 3 represents the recording of the surface temperature of the product during solidification in the cooling tower. This temperature is given on the ordinate ([deg.] C) as a function of time (on the abscissa in min.).
These figures show the variations of the three abovementioned quantities occurring during a transient state due to a change of pocket during a continuous casting of slab.
Before the pocket change, the continuous casting line operated in a steady state according to the following operating conditions:
- casting speed: 0.9 m / min.
- total flow of secondary cooling water: 1600 1 / min
(for areas located upstream of the pyrometer)
- surface temperature of the product: 960 [deg.] C.
The transient state arose in the 23rd minute: following the need to change the casting ladle, the casting speed and also the water flow rate were reduced according to the relationship theoretically established between these two quantities. The casting speed was reduced to 0.25 m / min and the water flow rate to 700 1 / min.
It can be seen in FIG. 3 that the variations in the surface temperature of the product occur abruptly and repeatedly, which indicates a risk of production of defects in the slabs. Alerted by these temperature disturbances, the operator modified the water flow, in accordance with the pace of the temperature recording, and was thus able to reduce the importance of the thermal disturbances.
The operator has also identified the area of the product likely to contain defects, by means of appropriate marking.
CLAIMS.
1. Method for controlling the continuous casting of
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casting operation, for example changing neck pocket
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modifies, in a coordinated fashion, the flow of secondary cooling water, characterized in that simul-
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product in the course of solidification, in that one detects the sudden variations in the recording of temperatures during the transient state defined by the variations of speed and water, of two other recordings and
in that the appropriate measures are taken to limit, or even eliminate, these temperature disturbances as quickly as possible and / or to identify the portion of the product which is questionable.