Busette immergée pour la coulée continue de l'acier en fusion.
La présente invention concerne une busette immergée qui peut être utilisée longtemps, attachée en saillie en substance verticalement au fond d'une cuve réfractaire intermédiaire,pour couler dans une lingotière l'acier en fusion parvenant dans cette cuve au départ d'une poche lors de la coulée continue de l'acier.
Une poudre de moulage et une busette immergée sont d'usage courant pour la coulée continue de l'acier.
. Par exemple, une poudre de moulage comprenant <EMI ID=1.1> <EMI ID=2.1>
ménisque formé par l'acier en fusion dans une lingotière.
<EMI ID=3.1>
vitreux sous l'effet de la chaleur de l'acier en ' fusion et recouvre ainsi le ménisque de celui-ci et simultanément pénètre dans les interstices entre les côtés de l'acier solidifié et l'intérieur , des parois de la lingotière, re-
<EMI ID=4.1>
fondu et la brame coulée sont ainsi isolés de l'air et protégés contre -De plus, la couche de poudre de moulage fondue absorbe les inclusions non métalliques
<EMI ID=5.1>
D'autre part, une busette immergée est fixée en saillie en substance verticalement au fond d'une cuve réfractaire intermédiaire et est immergée par sa partie inférieure dans l'acier en fusion de la lingotière à travers la couche de poudre de moulage fondue précitée. L'acier en fusion de la cuve réfractaire intermédiaire descend par la busette immergée et est ainsi coulé dans
la lingotière sans être exposé à l'air sauf au début de la coulée.
Au moyen d'une busette immergée et d'une poudre
de moulage, il est donc possible d'empêcher efficacement
des inconvénients tels que l'oxydation de l'acier en fusion dans la lingotière et de la brame coulée sortant de
la lingotière, l'établissement d'une turbulence dans
l'acier en fusion,lçs occlusions'd'air, de poudre de moulage et de laitier et les projections d'acier en fusion et ainsi d'obtenir une brame coulée saine at de qualité excellente tant en surface qu'au coeur.
La silice amorphe, le zircon mélangé au graphite et l'alumine mélangée au graphite sont des réfractaires connus pour ces busettes immergées et une telle busette est fabriquée par façonnage de 1 *un de ces réfractaires par exemple à la forme illustrée en coupe schématique à la <EMI ID=6.1> est-une vue d'une telle busette comprenant un corps de busette 2, un col 3, un alésage 7 et un orifice de sortie 8. L'acier en fusion de la cuve réfractaire intermédiaire est
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7 et l'orifice de sortie 8 de la busette immergée. Celle-ci, dans l'alésage 7 de laquelle l'acier en fusion à haute température s'écoule, est exposée à de fortes variations de température et à un choc thermique important, en particulier
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par l'acier en fusion. De plus, la partie de la surface extérieure du corps de busette 2 au contact de la couche
de poudre de moulage en fusion est le plus gravement érodée par l'acier en fusion et la poudre de moulage en fusion. En raison de la tendance actuelle à augmenter la capacité des installations de coulée continue, de l'acier en fusion provenant de plus de cinq poches est souvent coulé de manière continue.
Une busette immergée doit donc avoir différentes propriétés pour résister à ces conditions de service sévères. Au nombre de ces propriétés, celles qui ont l'effet le plus important sur la durée de service et que la busette immergée doit donc avoir, sont la résistance à la fissuration au début de la coulée de l'acier, la résistance à l'érosion par l'acier en fusion et la résistance à l'érosion par la poudre de moulage en fusion. Une busette qui n'a pas ces trois propriétés simultanément ne peut résister à une coulée continue d'acier en fusion pour plus du contenu de cinq poches dans une lingo- <EMI ID=9.1>
dessus parmi les réfractaires présentent leurs avantages et inconvénients propres'de sorte qu'il est très difficile de fabriquer une busette immergée pouvant résister aux conditions de service sévères précitées au moyen d'un seul réfractaire choisi parmi ceux mentionnés. Plus spécifiquement, la silice amorphe a une très faible dilatation thermique et une résistance à l'érosion relativement satisfaisante à l'égard de la pcudre de moulage en fusion, à savoir de 2 à
3 mm par cycle de coulée continue de l'acier contenu dans une -poche. Au contraire, toutefois, la silice amorphe est susceptible de fissurationen raison de la transformation de la silice amorphe au cours d'un long service et a une résistance à l'érosion relativement faible à l'égard de l'acier en fusion, surtout lorsque sa teneur en manganèse de ce!lui -ci est élevée. Le zircon mélangé au graphite a une résistance
à l'érosion relativement satisfaisante à l'égard de l'acier en fusion, mais sa résistance à l'érosion à l'égard de la
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au graphite a une résistance à l'érosion convenable à l'égard de l'acier en fusion. Le zircon mélangé au graphite et l'alumine mélangée au graphite ,qui sont deux réfractaires contenant du
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donc bien à de fortes modifications de température et au choc, -thermique. Toutefois, leur structure devient poreuse en raison de l'oxydation du graphite et/ou de sa dissolution de l'acier en fusion-et ils subissent une érosion- par pénétration de l'acier et de la poudre de moulage en fusion aux endroits ainsi rendus poreux, ce qui constitue un inconvénient commun à ces deux réfractaires.
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de l'acier en fusion que de la poudre de moulage en fusion, comme il est nécessaire pour une busette immergée, on a déjà proposé les busettes immergées suivantes :
(1) Une busette immergée pour la coulée continue décrite
<EMI ID=13.1>
du 27 juillet 1974, dans laquelle
comme illustré sur la vue en coupe schématique de la Fig. 2, une couche réfractaire à haute résistance à l'érosion faite d'une matière telle que la zircone est appliquée sur la surface intérieure 10 de l'alésage 7 et de l'orifice de sortie 8 d'un corps de busette 2 formé principalement
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de busette 2 au contact d'une couche de poudre de moulage en fusion de manière à venir au ras de la surface intérieure et de la surface extérieure du corps de busette 2,; la zircone,
-la silice mélangée à la zircone,. la zircone mélangée à la mullite, la mullite et l'oxyde de chrome étant des réfractaires convenant comme réfractaires haute résistance à <EMI ID=15.1>
Dans la busette immergée connue (1), le corps de busette 2 comprend principalement de la silice amorphe. La silice amorphe a un très faible coefficient de dilatation thermique
<EMI ID=16.1>
l' égard. de la poudre de moulage en fusion, comme déjà indiqué, tandis que sa résistance à l'érosion à l'égard de l'acier en fusion est relativement médiocre.
<EMI ID=17.1>
<EMI ID=18.1> <EMI ID=19.1>
à l'égard de la poudre de moulage en lusion. toutefois, lors
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mique se manifeste entre la ou les couches réfractaires appliquées 10 et/ou 1', qui ont une dilatation thermique impor�tante,et le corps de busette 2 fait de silice amorphe ayant un coefficient de dilatation thermique très faible, de sorte
<EMI ID=21.1>
se fissurer. Il est donc difficile d'obtenir une busette immergée exempte de défaut.
Il est donc difficile que la busette immergée connue
(1) résiste aux conditions de service sévères de la coulée continue de l'acier ..contenu dans plus de cinq poches.
(2) Une busette immergée.pour la coulée continue décrite dans la publication provisoire, de demande de brevet
-japonais n[deg.] 46 522/73 du 3 juillet 1973, dans laquelle une couche r�fractaire ayant une résistance à
12-érosion excellente à l'égard de la poudre de moulage en fusion est appliquée sur toute la surface du corps dé
busette comprenant un réfractaire ayant une excel-
lente résistance à l'érosion par l'acier en fusion ou sur la partie extérieure de la busette au contact d'une couche de poudre de moulage en fusion, de manière à venir au ras de la surface extérieure du corps de busette, ou sous la forme d'un renflement sur la surface extérieure du corps de busette; l'alumine mélangée au graphite convenant comme réfractaire ayant une. résistance à l'érosion excellente à l'égard de l'acier en fusion et la silice amorphe convenant comme réfrac-
<EMI ID=22.1>
connue (2)"].
Dans la busette immergée connue (2), le corps de <EMI ID=23.1>
graphite bout comme dans le produit de l'invention décrit
<EMI ID=24.1>
a une résistance à l'érosion excel3.ente à l'égard de l'acier
a
en fusion.
De plus, dans la busette immergée connue (2), le
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extérieure du corps do busette est la. silice amorphe. Comme indiqué précédemment, la silice amorphe a une résistance relativement satisfaisante à l'érosion par la poudre de moulage en fusion, mais une résistance relativement faible à l'érosion par l'acier en fusion surtout lqrsque sa teneur en manganèse est élevée. De plus, la silice amorphe est susceptible de fissuration par transformation de la silice amorphe au cours d'un long service.
Par conséquent, la busette immergée connue (2) obtenue par application d'une couche réfractaire de silice amorphe ayant une faible résistance à l'érosion par l'acier
en fusion sur la partie extérieure du corps de busette au contact de la couche de poudre de moulage en fusion a une résistance à l'érosion médiocre à l'égard de l'acier en fusion et il est donc difficile d'utiliser cette busette immergée pour couler de manière continue l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches.
(3) Une 'busette immergée pour la coulée continue décrite dans la publication provisoire de demande de brevet japonais n[deg.] 53 415/75-du 22 mai 1975, dans laquelle.
comme illustré à la vue en coupe schématique de la <EMI ID=26.1> d'érosion locale au contact d'une couche de poudre de mou-
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1> mées de zircone mélangée à du graphite comme réfract&ire
<EMI ID=29.1>
taire, le reste du corps de busette 2 étant formé d'alumine mélangée à du graphite comme réfractaire; cette zircone mélangée à du graphite utilisé e comme réfractaire a de préférence la composition suivante . :
<EMI ID=30.1>
<EMI ID=31.1>
utilisé comme réfractaire a de préférence la composition chimique suivante :
<EMI ID=32.1>
rappelée ci-après "busette immergée connue (3)"].
La busette immergée de la Fig. 3 comprend un alésage 7 et un orifice de sortie 8. La busette immergée connue ( 3)présente en commun avec la busette immergée faisant l'objet de l'invention et décrite ci-après, le fait que le réfractai-
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d'une couche de poudre de moulage en fusion et pour la partie
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fois, dans la busette immergée connue (3), la teneur en carbone est de 15 à 30% en poids. Par conséquent, la structure de ce réfractaire devient poreuse en raison de l'oxydation du graphite et/ou de sa dissolution dans l'acier en fusion,de sorte que celui-ci et la poudre de moulage en fusion pénètrent dans les parties ainsi rendues poreuses et provoquent l'érosion de la zircone; ce qui accélère l'érosion, de la partie de la busette immergée qui se trouve au contact de
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La busette immergée connue (3) ne peut donc guèro résister aux conditions de service sévères de la coulée continue de l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches.
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la coulée continue de l'acier contenu dans plus de cinq poches.
L'invention a principalement pour but de procurer une busette immergée, dont la partie extérieure au contact, lors de la coulée continue de l'acier en fusion, d'une couche de poudre de moulage en fusion sur le ménisque de l'acier en fusion dans une lingotière offre une excellente résistance à l'érosion non seulement à l'égard de l'acier en fusion, mais aussi en particulier à l'égard 'de la poudre de moulage en fusion.
Suivant l'une de ses formes de réalisation, l'invention a donc pour objet une busette immergée pour
la coulée continue de l'acier en fusion,qui comprend un
corps de busette comprenant de l'alumine mélangée à du graphite comme réfractaire et une couche réfractaire présentant une résistance à l'érosion excellente à l'égard d'une 'poudre de moulage en fusion, la couche réfractaire étant
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venir au ras de la surface extérieure du corps de busette à la partie extérieure du corps de busette au contact, lorsque le bas du corps de busette est immergé dans l'acier en fusion d'une lingotière,avec une couche de poudre de moulage en fusion sur le ménisque de l'acier en fusion, la busette i
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siste essentiellement, sur base pondérale, en
<EMI ID=41.1>
La Fig. 1 est une vue schématique. en coupe d'une busette immergée classique pour la coulée continue de l'acier en fusion; Fig. 2 est une vue schématique en coupe. d'une autre busette immergée classique pour la coulée continue de l'acier en fusion; Fig. 3 est une vue schématique en coupe d'encore une autre busette immergée classique pour la coulée continue d'acier en fusion, et Fig. 4 est une vue schématique illustrant la busette immergée pour la coulée continue de l'acier en fusion qui fait l'objet de l'invention.
En. vue de résoudre les difficultés exposées cidessus, la Demanderesse a cherché à réaliser une busette immergée pouvant résister à un long service spécialement pour la coulée continue de l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches. Elle a ainsi découvert qu'il est possible de fabriquer une busette immergée pouvant résister à la coulée continue de l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches à la condition de former le corps de busette au moyen d'alumine mélangée à du graphite et d'appliquer sur la partie extérieure du corps de busette en contact, lors de l'immersion dans l'acier en fusion, avec une couche de poudre de moulage en fusion sur le ménisque de l'acier en fusion, une couche réfractaire consistant essentiellement en
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de manière qu'elle s'intègre au corps de busette et vienne à ras de la surface extérieure du corps de busette.
la Fig. 4 est une vue schématique en coupe- il- lustrant une forme de réalisation de la busette immergée
pour la coulée continue de l'acier en fusion qui fait l'ob-
jet de l'invention. La busette.immergée de la Fig. � com- prend un corps de busette 2, une couche réfractaire 1 appli- <EMI ID=43.1> tact d'une couche de poudre de moulage en fusion 6 sur le
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3 faisant partie du corps de busette 2, un alésage 7 ménagé dans le corps de busette 2 et un orifice de sortie 8 pour l'alésage 7� L'acier en fusion d'une cuve réfractaire inter- médiaire (non représentée) est coulé dans la lingotière ? en passant par le col 3, l'alésage 7 et l'orifice de sortie 8, le débit de l'acier en fusion étant réglé par la-manoeuvre d'une quenouille (non illustrée).
Le corps de busette 2 peut être fait d'un réfrac- taire consistant en alumine mélangée à du graphite d'une composition chimique connue ou,plus avantageusement, d'un réfractaire consistant en alumine mélangée à du graphite ayant, par exemple, l'une quelconque des compositions chi-
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21,0% en poids de carbone et 28,0 à 31,0% en poids de constituants divers ou 44,0 à 48,0% en poids d'alumine, 25,0 à
28,0% en poids de carbone et 26,0 à 29,0% en poids de con-stituants divers..L'alumine mélangée au graphite est excellente comme réfractaire par sa .bonne résistance à l'éro-
<EMI ID=46.1>
que élevée en raison de sa teneur en carbone. Par conséquent, l'alésage 7, l'orifice de sortie 8 et la partie du
- corps de busette 2 eri immersion dans l'acier en fusion sont moins susceptibles d'érosion par ce dernier, sont exposés à un changement de température et à un choc thermique plus faibles lors du début de la coulée de 1 ' acier en fusion et sont protégés contre la fissuration.
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mique de la couche réfractaire 1 appliquée à la partie extérieure du corps de busette 2 au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6 est limitée aux fins de l'invention sont détaillées ci-après.
(1) Carbone (C) :
Le carbone a pour effet non seulement d'augmenter la conductivité thermique, maïs aussi de réduire la dilatation thermique d'un réfractaire. Il a de plus pour effet d'améliorer la résistance à la fissuration et la résistance au mouillage d'un réfractaire par l'acier en fusion. Toutefois, lorsque la teneur en carbone est inférieure à 2% en poids, elle ne permet pas d'exercer l'effet désiré men-
- lionne. La teneur en carbone doit donc être d'au moins 2% en poids. D'autre part, lorsque la teneur en carbone est de plus de 10% en poids, le carbone est pour partie oxydé et dissous par l'acier en fusion, de sorte que le réfractaire devient poreux. L'acier en fusion,et la poudre de moulage
en fusion pénètrent ainsi dans les parties ainsi rendues poreuses et érodent la zircone comme précisé ci-après. La teneur en carbone doit donc être au maximum de 10% en poids. Ce carbone peut être' du graphite ou du carbone amorphe.
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La zircone'est ajoutée pour empêcher l'érosion par
la poudre de moulage en fusion en raison de la très haute résistance à l'érosion qu'elle manifeste à l'égard de cette poudre de moulage en fusion. Toutefois, lorsque la teneur en zircone est inférieure à 70% en poids, la résistance désirée à l'érosion par la poudre de moulage en fusion ne peut
être atteinte. La teneur en zircone doit donc être d'au
moins 70% en poids. D'autre part, en raison de la dilatation. _ thermique importante) de la zircone, une teneur en zircone
de plus de 90% en poids tend à provoquer la fissuration au début de la coulée de l'acier en fusion. La teneur en zircone doit donc être au maximum de 90% en poids .. La zircone sta-
<EMI ID=49.1>
bien......
(3)- Carbure de silicium (SiC) et silice amorphe (Si02)
Comme déjà indiqué, le carbone tend à disparaître par oxydation et dissolution dans l'acier en fusion. Pour compenser cet inconvénient, du carbure de silicium,qui est un carbure stable, est ajouté suivant les besoins en remplacement d'une partie du carbone. Plus spécifiquement, du carbure de silicium offre l'avantage d'être moins sensible à l'oxydation et du fait que, même lors d'une oxydation il formé une couche de silice qui empêche l'oxydation du carbone ou sa dissolution dans l'acier en fusion, le carbure de silicium est utile pour atténuer la tendance d'un réfractaire à devenir poreux sous l'effet de l'oxydation du carbone et de sa dissolution dans l'acier en fusion.
De plus, du fait que la conductivité thermique du carbure de silicium est relativement élevée, il est possible d'améliorer la conductivité thermique d'un réfractaire en y ajoutant du carbure de silicium.
La. silice amorphe (SiO�) a un coefficient de dilatation thermique très faible. Elle est donc ajoutée suivant les besoins pour réduire le coefficient de dilatation thermique d'un réfractaire par compensation du coefficient de dilatation thermique élevé de la zircone- De plus, la silice amorphe offre une excellente résistance à l'érosion par la poudre de moulage en fusion.
Toutefois, lorsque la teneur en carbure de silicium et/ou la teneur en silice amorphe sont en dessous de. 5% en :Poids, aucun des :effets désirés, ci-dessus ne peut être exercé. Par conséquent, la teneur en carbure de silicium et/ou la teneur en silice amorphe doivent être d'au moins 5% en poids. D'autre part, lorsque la teneur en carbure de silicium et/ou. la teneur en silice amorphe sont de plus de 27% en poids,
la teneur en zircone devient relativement faible, ce qui rend impossible de conférer la résistance voulue à l'érosion
par une poudre, de.-'moulage-en fusion. Par conséquent,
la teneur en carbure de silicium et/ou la teneur en silice amorphe doivent être au maximum de 27% en poids.
Par exemple, lorsque le corps de busette a une épaisseur de 20 à 25 mm, l'épaisseur de la couche réfractaire de la composition chimique précitée appliquée sur la partie extérieure du corps de busette au contact de la
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La busette immergée faisant l'objet -de l'invention est décrite plus en détail ci-après dans les exemples.
EXEMPLE 1.-
On utilise un mélange d'alumine et de graphite classique comme réfractaire pour confectionner le corps
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réfractaire de la constitution suivante :
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additionné de brai et de goudron comme liants pour con- stituer la partie extérieure 1 du corps de busette 2 au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6. On façonne ces réfractaires par pressage classique dans une forme en caoutchouc, puis on les cuit de manière à obtenir comme le
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rieure 1 du corps de busette 2 au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6.
Ensuite, on coule six lots d'acier calmé à l'alu-
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en utilisant la busette immergée ainsi fabriquée. La partie extérieure 1 de la busette immergée au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6 accuse une érosion de 10 mm seulement.
A titre de comparaison, d'autre part, on coule trois lots d'un acier calmé à l'aluminium, apportés par une poche de 250 tonnes en deux brames en utilisant la busette immergée classique de la Fig. 1 faite d'une seule variété
de réfractaire consistant en alumine mélangée à du graphite. La partie extérieure de la busette immergée au contact de la couche de poudre de moulage en fusion accuse sur une face une érosion atteignant 25 mm qui rend impossible de poursuivre la coulée.
EXEMPLE 2.-
On fabrique une busette immergée en opérant comme <EMI ID=55.1>
d'un réfractaire comprenant :
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On coule ensuite de façon continue, huit lots d'acier calmé au- silicium-et à l'aluminium, apporté s par une. ,
<EMI ID=58.1>
immergée ainsi fabriquée. La partie extérieure 1 de la busette immergée au contact de la poudre de moulage en fusion 6 présente sur une .face une érosion de 16 mm, permettant une utilisation aisée.
A titre de comparaison, d'autre part, on coule de façon continue, trois lots d'un acier calmé au. silicium et à l'aluminium, apportés par une poche de 100 tonnes en une brame en utilisant la busette immergée classique faite d'une seule variété de réfractaire consistant en alumine mélangée à du graphite comme dans l'exemple 1. La busette immergée d'une épaisseur de 30 mm se rompt lors de la coulée.
L'invention permet donc de fabriquer une busette immergée pour la coulée continue de l'acier en fusion qui peut résister à la coulée du contenu de plus de cinq poches et a une durée de service valant de deux à trois fois celle d'une busette immergée classique, ce qui constitue un avantage industriel important.