CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -
CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,
Association sans but lucratif -
Vereniging zonder winstoogmerk
à BRUXELLES, (Belgique) .
Procédé pour la coulée continue des métaux.
La présente invention concerne un procédé pour:la coulée continue des métaux, en particulier de l'acier.
La coulée continue est une technique qui consiste à couler le métal liquide, en l'occurrence l'acier, à partir d'un récipient tel qu'une poche dans une lingotière sans fond, refroidie énergiquement. La couche d'acier venant en contact avec la lingotière froide se solidifie sur une certaine épaisseur, et le métal peut être extrait, par le bas de la lingotière, sous la forme d'un lingot continu. A la sortie de la lingotière, le coeur du lingot est encore liquide, et sa solidification se produit progressivement à
<EMI ID=1.1> froidissement secondaire. Le long de ce parcours, .le lingot présente donc un coeur liquide dont la section diminue progressivement et qui constitue le puits liquide. La plus grande longueur de puits liquide que l'on peut réaliser sur une machine de coulée continue est appelée "longueur métallurgique" de cette machine.
La vitesse de coulée, c'est-à-dire la vitesse avec laquelle le lingot continu est extrait de la lingotière est actuellement limitée par les risques de percée ou d'apparition de défauts de surface. Les percées sont des déchirures de la peau solidifiée, en raison d'un point faible de celle-ci, par lesquelles l'acier liquide du coeur s'échappe vers l'extérieur; les défauts de surface sont des irrégularités dues par exemple au collage de l'acier dans la lingotière ou à la présence de particules de scorie.
Actuellement, les vitesses de coulée sont généralement comprises entre 0,8 m/min et 1,8 m/min pour les brames et entre 2,5 m/min et 3 m/min pour les billettes. Dans certains types de machines et moyennant des précautions particulières, ces vitesses peuvent atteindre respectivement 2,2 m/min et 4 m/min. Dans la pratique, la vitesse maximum de coulée est le plus souvent fixée par la nécessité d'assurer, à la sortie de la lingotière, une épaisseur solidifiée de 8 mm à 10 mm pour les brames et de 5 mm à 6 mm pour les billettes, qui est considérée comme suffisante pour limiter raisonnablement le risque de percées.
Dans le but de répondre aux exigences de la clientèle, tant au point de vue qualitatif que quantitatif, les producteurs d'acier cherchent à accroître leur production et
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Un moyen intéressant d'atteindre cet objectif peut consister en un relèvement de la vitesse de coulée, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des précautions particulières qui sont toujours coûteuses.
Il existe donc dans l'industrie un besoin d'un procédé de coulée continue permettant d'atteindre des vitesses de coulée sensiblement supérieures à celles que l'on peut réaliser par les procédés connus, sans influencer défavorablement la qualité ou le prix des produits obtenus.
La présente invention propose un procédé de coulée continue répondant à ce besoin.
Le procédé de l'invention est basé sur un principe profondément différent de celui qui a régi jusqu'à présent la coulée continue des métaux, et notamment de l'acier.
La méthode classique consiste en effet à couler l'acier alors qu'il se trouve à une température supérieure à sa température de liquidus. Celle-ci varie notamment avec la teneur en carbone de l'acier mais, pour les aciers courants, elle se situe entre 1450[deg.]C et 1535[deg.]C. En général d'ailleurs, on pratique une surchauffe de 2o[deg.]C à 40[deg.]C
pour éviter le risque d'incidents tels que la formation
de fonds de poche ou le bouchage des busettes.
Contrairement à cette pratique antérieure, le procédé de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que l'on coule le métal à une température comprise
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On sait en effet que lors de son refroidissement, un métal liquide tel que l'acier ne se solidifie pas instantanément et entièrement lorsque sa température franchit le point du liquidus correspondant à sa composition. En fait, il apparaît à ce moment des petites particules solidifiées, qui augmentent en nombre et en taille au fur et à mesure du refroidissement; la présence et la croissance de ces particules rendent le métal de plus en plus pâteux, jusqu'à atteindre la solidification complète lorsque la température a entièrement traversé l'intervalle de solidification.
A titre d'exemple, on rappellera que pour un acier contenant 0,2 % de carbone, la température de liquidus est d'environ 1525[deg.]C, alors qu'il n'est complètement solidifié que vers 1475[deg.]C. L'intervalle de solidification s'étend donc, dans ce cas, entre ces deux températures de 1525[deg.]C et
1475[deg.]C.
Dans cet intervalle de solidification, le métal se trouve dès lors en phase pâteuse plus ou moins accentuée selon
sa température.
La présente invention porte précisément sur la coulée du métal, notamment de l'acier, en phase pâteuse.
Selon l'invention, le métal pâteux peut, au moment de la coulée, contenir jusqu'à 70 % en volume de métal solidifié, le reste étant du métal liquide.
Egalement selon l'invention, on règle la température de coulée du métal pâteux en fonction de l'importance de la fraction solide désirée.
Au sens de la présente invention, il faut comprendre que le métal se trouve en phase pâteuse dans la poche ou le panier de coulée, c'est-à-dire avant de pénétrer dans la lingotière.
Le procédé de l'invention offre plusieurs avantages d'ordre métallurgique autant qu'économique.
Les structures brutes de coulée que l'on obtient par le procédé de l'invention sont fines et homogènes, et sont susceptibles d'être utilisées avec un corroyage très faible, ce qui peut être intéressant pour la production de tôles fortes notamment.
En outre, ces structures fines suppriment pratiquement tout phénomène de ségrégation macroscopique et mésoscopique. cet effet est particulièrement intéressant pour la coulée d'aciers de qualité, tels que les aciers alliés ou les aciers à haute teneur en carbone.
Par ailleurs, toutes autres conditions étant égales, et en particulier la vitesse de coulée, la coulée de métal en phase pâteuse conformément à l'invention conduit à une plus forte épaisseur de peau solidifiée à la sortie de
la lingotière.
A titre d'exemple, on a obtenu, avec une fraction solide de 40 % dans le métal pâteux, une épaisseur de peau supérieure d'environ 60 % à celle que l'on obtient en coulée continue classique.
Dans ces conditions, on peut donc modifier d'autres para-
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peau solidifiée à une valeur moindre, suffisante pour éviter les percées. Un exemple de telles valeurs est mentionné plus haut.
Il est notamment possible de réduire la longueur de la lingotière. Cependant, il ne semble pas qu'une telle modification ait une influence marquée sur la qualité du métal coulé.
plus avantageuse est une augmentation de la vitesse de coulée, car elle permet un accroissement sensible de la production de la machine de coulée continue.
par exemple, une brame coulée à une vitesse de 1,6 m/min. dans les conditions usuelles c'est-à-dire avec une surchauffe d'environ 25[deg.]C, peut être coulée à une vitesse de 2,3 m/min si le métal contient une fraction solide de 40 % en volume. Il en résulte donc une augmentation de la vites-
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Revendications.
1. Procédé pour la coulée continue d'un métal, en particulier de l'acier, caractérisé en ce que l'on coule le dit métal en phase pâteuse, c'est-à-dire à une température comprise dans son intervalle de solidification.
METALLURGICAL RESEARCH CENTER -
CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,
Nonprofit organization -
Vereniging zonder winstoogmerk
in BRUXELLES, (Belgium).
Process for the continuous casting of metals.
The present invention relates to a process for: the continuous casting of metals, in particular steel.
Continuous casting is a technique which consists in casting the molten metal, in this case steel, from a container such as a pocket in a bottomless ingot mold, cooled vigorously. The layer of steel coming into contact with the cold ingot mold solidifies over a certain thickness, and the metal can be extracted, from the bottom of the ingot mold, in the form of a continuous ingot. At the outlet of the ingot mold, the core of the ingot is still liquid, and its solidification occurs gradually at
<EMI ID = 1.1> secondary cooling. Along this path, the ingot therefore has a liquid core whose section gradually decreases and which constitutes the liquid well. The greatest length of liquid well that can be produced on a continuous casting machine is called the "metallurgical length" of this machine.
The speed of casting, that is to say the speed with which the continuous ingot is extracted from the ingot mold is currently limited by the risks of breakthrough or appearance of surface defects. Breakthroughs are tears in the solidified skin, due to a weak point thereof, through which the liquid steel from the heart escapes outwards; surface defects are irregularities due for example to the sticking of the steel in the mold or to the presence of slag particles.
Currently, casting speeds are generally between 0.8 m / min and 1.8 m / min for slabs and between 2.5 m / min and 3 m / min for billets. In certain types of machines and subject to special precautions, these speeds can reach respectively 2.2 m / min and 4 m / min. In practice, the maximum casting speed is most often fixed by the need to ensure, at the outlet of the mold, a solidified thickness of 8 mm to 10 mm for the slabs and from 5 mm to 6 mm for the billets. , which is considered sufficient to reasonably limit the risk of breakthroughs.
In order to meet customer requirements, both qualitatively and quantitatively, steel producers are seeking to increase their production and
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An interesting means of achieving this objective may consist in increasing the casting speed, without the need to resort to special precautions which are always expensive.
There is therefore a need in the industry for a continuous casting process which makes it possible to achieve casting speeds substantially higher than those which can be achieved by known methods, without adversely affecting the quality or the price of the products obtained. .
The present invention provides a continuous casting process which meets this need.
The process of the invention is based on a principle profoundly different from that which has hitherto governed the continuous casting of metals, and in particular of steel.
The classic method consists in casting the steel while it is at a temperature higher than its liquidus temperature. This varies in particular with the carbon content of the steel but, for common steels, it is between 1450 [deg.] C and 1535 [deg.] C. In general, moreover, we practice an overheating of 2o [deg.] C to 40 [deg.] C
to avoid the risk of incidents such as training
pocket funds or plugging of nozzles.
Contrary to this prior practice, the process of the present invention is essentially characterized in that the metal is poured at a temperature comprised
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It is known in fact that upon cooling, a liquid metal such as steel does not solidify instantaneously and entirely when its temperature crosses the point of the liquidus corresponding to its composition. In fact, small solidified particles appear at this time, which increase in number and size as they cool; the presence and the growth of these particles make the metal more and more pasty, until reaching complete solidification when the temperature has completely passed through the solidification interval.
By way of example, it will be recalled that for a steel containing 0.2% of carbon, the liquidus temperature is around 1525 [deg.] C, while it is not completely solidified until around 1475 [deg. ]VS. The solidification interval therefore extends, in this case, between these two temperatures of 1525 [deg.] C and
1475 [deg.] C.
In this solidification interval, the metal is therefore in a more or less accentuated pasty phase depending on
its temperature.
The present invention relates specifically to the casting of metal, in particular steel, in the pasty phase.
According to the invention, the pasty metal can, at the time of casting, contain up to 70% by volume of solidified metal, the rest being liquid metal.
Also according to the invention, the casting temperature of the pasty metal is adjusted according to the size of the desired solid fraction.
Within the meaning of the present invention, it should be understood that the metal is in the pasty phase in the ladle or the tundish, that is to say before entering the ingot mold.
The process of the invention offers several metallurgical as well as economic advantages.
The raw casting structures which are obtained by the process of the invention are fine and homogeneous, and are capable of being used with very low working, which may be advantageous for the production of heavy sheets in particular.
In addition, these fine structures virtually eliminate any phenomenon of macroscopic and mesoscopic segregation. this effect is particularly advantageous for the casting of quality steels, such as alloy steels or steels with high carbon content.
Furthermore, all other conditions being equal, and in particular the speed of casting, the metal casting in the pasty phase according to the invention leads to a greater thickness of skin solidified at the outlet of
the ingot mold.
For example, with a solid fraction of 40% in the pasty metal, a skin thickness greater than about 60% was obtained than that obtained in conventional continuous casting.
Under these conditions, other parameters can therefore be modified.
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skin solidified to a lower value, sufficient to avoid breakthroughs. An example of such values is mentioned above.
It is in particular possible to reduce the length of the mold. However, it does not seem that such a modification has a marked influence on the quality of the cast metal.
more advantageous is an increase in the casting speed, since it allows a significant increase in the production of the continuous casting machine.
for example, a slab cast at a speed of 1.6 m / min. under the usual conditions, that is to say with an overheating of about 25 [deg.] C, can be poured at a speed of 2.3 m / min if the metal contains a solid fraction of 40% by volume. This therefore results in an increase in the speed-
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Claims.
1. Process for the continuous casting of a metal, in particular steel, characterized in that the said metal is poured in the pasty phase, that is to say at a temperature within its solidification interval .