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.