CA1204575A - Procede de brassage electromagnetique des metaux, notamment des aciers, coules en continu et dispositif de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

Procédé selon lequel on soumet le métal coulé à une action de brassage à l'aide d'un champ magnétique mobile, tournant autour de l'axe du produit coulé, et agissant en aval de la lingotière , et qui se caractérise en ce qu'on applique le champ magnétique au moins sur une portion de la hauteur métallurgique comprise entre le niveau TL où le coeur encore liquide atteint la température de liquidus et le niveau Ti où la proportion de solide dans la phase liquide atteint environ 40% en poids. En outre, on inverse périodiquement le sens de rotation du champ magnétique, ce qui peut avantageusement être réalisé à l'aide d'une batterie d'inducteurs électromagnétiques délivrant des champs magnétiques tournant dans des sens opposés deux à deux. L'invention permet d'améliorer la qualité interne des produits coulés, notamment sur le plan de la ségrégation centrale. Elle s'applique en particulier à la coulée conti nue des aciers, ou autres alliages métalliques, présentant un large intervalle de solidification.

Description

La présente invention concerne le brassage élec~
tromagnétique des métaux, notammerlt des aciers, coulés en continu. Elle 5 1 applique particulièrement aux métaux, ou aciers, présentant un large intervalle de solidification.
On sait que l'opération de coulee continue consiste schematiquement à deverser en continu le metal en fusion dans une lingotière sans fond, energiquement refroidie, generale-ment en cuivre ou alliage de cuivre, de laquelle on extrait, egalement en continu, une barre presentant une croûte exte-rieure solidifiee et dont le coeur encore liquide achève de se solidifier progre-ssivement au cours de son extraction, en aval de la lingotiere, dans la zone dite "du refroidisse-ment secondaire" de la machine de coulée. La distance sur laquelle le produit coule passe d'un état totalement liquide (surface du métal liquide en lingotiere, ou "menisque") un etat completement solidifie (fond du puits de solidification) est habituellement denommée "hauteur métallurgique" et ceci quelle que soit la trajectoire de la barre coulee, verti-cale Oll courbe.
On sait egalement que l'on améliore la qualite metallurgique des produits obtenus, tant sur le plan de la proprete inclusionnaire que sur celui de la structure de solidification, grâce a un brassage contrôle du metal en fusion en cours de coulee. Par exemple, pour les produits longs en particulier (billettes, blooms..), il est connu que ce brassage s'effectue avantageusement par mise en rotation du metal liquide au moyen d'un champ magnetique mobile, tournant autour de l'axe de coulée et agissant dans la zone du refroidissement secondaire (brevet fran çais né 2 236 584 de l'IRSID), ou au niveau de la lingo-tiere (brevets français n~ 2 279 500 d'USINOR, ~t'~3~
n~ 2 315 344 de l'IRSID, né 2 340 789 de l'IRSID), cette dernière disposition présentant l'avantage de pouvoir interrompre rapidement, dès la sortie de la lingotière, la solidification à croissance dendritique (solidification de type "basaltique") commencée en lingotière, au profit d'une solidification "equiaxe", par germination cr:istal-line au sein de la phase liquide.
D'un autre côté, certaines nuances d'acier à
haute teneur en carbone et faiblement alliées sont très peu coulables en continu à l'heure actuelle, essentielle ment en raison des ségregations axiales qui sont particuliè-rement importantes pour les produits longs. Les techniques connues en coulée continue pour atténuer ces défauts (sur-chauffe faible du métal avant coulée, brassage électroma-gnétique en lingotière ou dans la zone de refroidissement secondaire, tel qu'évoqué précédemment, etc...) semblent, en effet, trouver leur limitation pour ce type d'acier. Ces techniques, valables pour les aciers au carbone (jusqu'à
0,5~ de C environ) faiblement alliés ou inoxydables, ne donnent pas des résultats pleinement satisfaisants pour les aciers où la teneur en carbone va au-dela de 0,5% envi-ron (aciers hyperpéritectiques). L'acier de nuance lOOC6, par exemplel destiné à la fabrication de pièces sollicitées en fatigue de contact, concrétise bien les difficultés ren-contrées a la coulee continue pour les aciers de ce type.
Le but de la presente invention est precisement de permettre, par coulee continue d'acier, ou autres allia ges metalliques a large intervalle de solidification, l'obtention de demi-produits presentant une faible segre-gation axiale, ou tout au moins, une segrégation axialesensiblement moindre que celle qui serait obtenue par les techniques connues de coulée continue.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé
de brassage électromagnétique, au cours de ]a coulée conti-nue des métaux, notamment des aciers présentant un large intervalle de solidification, selon lequel on met le métal liquide coulé en rotation autour de l'axe de coulée à l'aide d'un champ magnétique tournant autour dudit axe et qui agit en aval de la lingotière dans la zone de refroidissement secondaire de la machine de coulée, procédé
caractérisé en ce que l'on applique le champ magnétique tournant sur une portion de la hauteur métallurgique comprise, au moins, entre le niveau où le coeur encore liquide du produit coulé atteint la température de liquidus du m5tal coulé et le niveau où ledit coeur présente une proportion de solide de la phase liquide de l'ordre de 40%
en poids environ et en ce que l'on règle l'action du champ magnétique de façon que le métal soit soumis, au cours de la coulée, à un champ magnétique tournant de sens de rota-tion accélérée.
Selon une variante, on met en oeuvre un champ magnétique constitué par une pluralité de champs magnétiques élémentaires tournants, successifs, disposés de façon étagée sur ladite portion de la hauteur métallurgique et dont les sens de rotation sont opposes deux à deux.
De preference, on fait déjà agir le champ magné-tique tournant légèrement en amont de ladite portion de la hauteur métallurgique, afin de pallier le retard à la rotation qu'oppose le métal liquide en raison de son inertie.
En variante, encore, on inverse périodiquement dans le temps le sens de rotation du champ magnétique.
5~5 L'invention a egalement pour objet une installa-tion de coulee continue pour la mise en oeuvre du procede, qui se caracterise en ce qu'elle comporte, dans la zone de refroidissement secondaire, une batterie d'inducteurs champ magnetique mobile pour le brassage du metal liquide, disposes de façon etagee, successivement les uns à la suite des autres le long de la hauteur métallurgique, sur une portion de cette dernière s'etendant, au moins, depuis le niveau auquel le coeur liquide du produit coule atteint la temperature de liquidus du metal coule, jusqu'au niveau auquel la proportion de solide dans la phase encore liquide est d'environ 40% en poids.
Comme on le comprend, l'invention consiste dans ses caracteristiques essentielles, à brasser le metal lors-que l'etat d'avancement de la solidification de ce dernier lui confère une consistance qui n'est pas encore complète-ment solide, ni plus tout à fait liquide et que l'on quali-fiera, pour fixer les idées, de "pateuse".
Selon une définition plus précise, on entend carac-tériser par consistance, zone ou solidification "pâteuse",l'état de solidification d'un métal coulé en continu dont l'enthalpie se situe entre l'enthalpie du métal totalement solide et l'enthalpie du métal complètement liquide. On determine la position et l'etendue de la zone "pâteuse" à
partir de la determination de la temperature du metal sur l'axe de coulee et on considère que la zone "pâteuse" est la portion de la hauteur metallurgique comprise entre les niveaux de temperature superieure et inferieure correspon-dant respectivement à la temperature de liquidus et à la 3U temperature de solidus du metal coule Pour bien comprendre ce qui precède, il faut 7~
garder à ]'esprit que la solidification d'un acier coulé
en continu progresse de la périphérie vers l'axe du pro-duit, non pas selon un front bien plan séparant la phase liquide de la phase solide, mais selon une surface très accidentée à petite échelle, formée de pics (dendrites) et de creux. Ces pics et creux définissent deux fronts successifs progressant ensemble: respectivement un front dit "solidification commen~ante" et représentant l'enve-loppe passant par les sommets des pics et un front dit "de solidification finissante" représentant l'enveloppe passan-t par la base des creux. Les intersections de ces deux fronts avec l'axe de coulée (lequel se confond d'ailleurs avec l'axe du produit) déterminent entre elles, en grandeur et en position, la portion de la hauteur métal-lurgique où s'opère la solidification de type "pâteuse", et dans laquelle conformément à l'invention, on fait agir le ou les champs magnétiques de brassage à rotation alternée.
Il doit être souligné que cette zone de solidifi-cation pateuse se caractérise par la naissance d'une phase solide au sein même de la phase liquide et par la progres-sion de la proportion de cette phase solide au fur et à
mesure du refroidissement du produit coulé, jusqu'~ la solidification totale correspondant à la fermeture du puits de solidification intersection de l'axe de coulée avec le front de solidification finissante).
A mesure que progresse la proportion de solide dans la phase liquide, il se forme dans le puits de solidi-fication un agrégat de cristaux de plus en plus dense jus-qu'à réaliser une sorte de squelette quasi-rigide, confé-rant à la masse hétérogène liquide-solide une pseudo-viscosite très élevée, voisine de celle d'un solide. Il est s aisé de comprendre que ce "squelette" finit par atteindre un degre de rigidite tel qu'il devient alors inutile, voire irrealisable, avec les rnoyens electromagnétiques disponi-bles actuellement, de brasser le métal.
Les inventeurs ont trouvé que l'on pouvait consi-dérer qu'une telle immobilité est atteinte lorsque la pro-portion de la fraction solide dans la matrice liquide atteint environ 40~ en poids et qu'il etait par conséquent suffisant de limiter le brassage à cette valeur et gênera lement superflu de prolonger au-delà de 60%.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres aspects et avantages apparaitront plus clairement au vu de la description qui suit, donnee en reference aux planches de dessins annexees sur lesquelles:
. la figure 1 represente très schematiquement, en demi-coupe longitudinale, la progression de la solidifi-cation d'un acier coule en continu;
. la figure 2 represente une vue schematique en - coupe axiale d'une installation de coulee continue equipee des moyens de l'invention;
. les figures 3a, 3b et 3c sont des reproductions de cliches d'analyse metallographique (empreintes Baumann) d'un acier coulë en continu vu en coupe longitudinale par-tielle, et correspondant respectivement à ut produit de reference non brasse (figure 3a), un produit brassé à
l'aide d'un champ magnétique tournant permanent (figure 3b), et un produit brasse à l'aide d'un champ magnetique tournant avec inversion alternative du sens de rotation (figure 3c).
La figure 1 illustre bien ce qui a ete dit prece-3Q demment à propos de la progression de la solidification àla coulee continue. Sur cette coupe longitudinale axiale de ~Z~ 75 la barre coulée, la fleche verticale orientée vers le bas indique le sens d'extraction du produit. On voit en 1 la surface laterale du produit -qui est energiquement refroi-die-, en 2 l'axe du produit (confondu avec l'axe de coulee), en 3 la surface libre du metal en lingotiere, en 4 la phase metallique complètement liquide, en 5 le metal completement solidifié et, en 6 et 7, respectivement, les fronts de soli-dification commençante et finissante délimitant entre eux une zone 8 mi-solide, mi-liquide (dont la phase liquide est d'ailleurs fortement ségrégée en éléments d'alliage).
Ces précisément cette zone 8, dont la consistance rappelle à certains égards celle d'une éponge, que l'on qualifie de "pâteusen. En outre, le front de solidification co~mençante 6 définit, avec une très bonne approximation, la surface isotherme de liquidus TL du métal coulé. Il en est de même du front de solidification finissante 7 pour ce qui concerne la température de solidus Ts. Comme on l'a déjà dit, les intersections de l'axe de coulée 2 respectivement avec le front de solidification commen~ante 6 et le front de soli-dification finissante 7, intersections repérées sur lafigure par les deux points TL et Ts, définissent entre elles la portion, notée oh de la hauteur métallurgique (notée OH) et qui, conformément à l'invention, constitue le domaine dans lequel on fait agir le ou les champs magnétiques de brassage.
Le graphe de la figure 1, outre son rôle purement illustratif des phenomenes explicités ci-avant, reflète -également les résultats quantitatifs obtenus lors de cou-lées d'essais d'aciers de nuance 100C6 dont les donnees physico-chimiques et les conditions operatoires sont consi-gnées respectivement dans les tableaux de valeurs 1 et 2 ci-après.

. , . _.
Eléments d'alliage CSi Mn P S Cr . .. _ _.
Teneur (10 %) pondérale 1010 230 33021 26 1550 Liquidus 1450~C
Solidus 1300~C
Intervalle de solidification 150~C
Eutectique 1350-1300~C à 14~ Cr et 5~ P
1 0 .. .. _. .. .... ___, ,.. _ , , _, , _ _ Surchauffe initiale du metal coule 30~C
Vitesse de coulee 0,7 m/mn Profil coulé Section carrée de 235 mm de cote Trajectoire de la barre coulée droite Vitesse de refroidissement moyenne 0,5~C/s _ _ . . . _ .. .. _ _ Dans ces conditions, la hauteur metallurgique OH
est de 15,5 m environ et le niveau de TL a éte détermine à
la cote 4,5 m. On calcule donc une zone oh, correspondant la zone pâteuse, de longueur:
15,5-4,5= 11 m, s'initiant à 4,5 m sous le menisque 3.
En outre, à l'aide d'un modèle thermique de soli-dification resolvant l'equation de diffusion de la chaleur en regime transitoire, on peut calculer le champ des -tempe ratures a tout niveau de la hauteur métallurgique. A partir, par exemple, d'un simple diagramme "enthalpie-température"

5~
de la nuance coulée, il est alors aisé de construire la courbe, réferencée 9 sur la figure 1, intermédiaire entre les fronts de solidification finissante et commençante, et representant le lieu des points dans la phase liquide où
la proportion de phase liquide est de 40% en poids. Plus simplement, on peut se contenter de déterminer le point d'intersection Ti de cette courbe avec l'axe de coulée 2, ce point Ti définissant alors, avec le point TL placé en amont, la portion notée oh, de la zone pâteuse oh, le long de laquelle, conformément à l'invention, le métal est brassé.
Comme on le voit sur la figure, dans le cas d'un acier de nuance lOOC6 coulé dans les conditions précisées auparavant, le point Ti, définit le point de température à 1430~C sur l'axe de coulée, et se sltue à 9 m sous le ménisque. Il délimite ainsi avec le point TL, une portion oh à brasser de longueur 9-4,5= 4,5 m environ, depuis la cote a 4,5 m sous le ménisque 3.
Bien entendu, les in~ormations precédentes sur le mode de détermination du point Ti sur l'axe de coulée ne sont données qu'à titre purement indicatif et illustra-tif. D'autres methodes existent, qui sont connues de l'homme de métier métallurgiste et qui entrent tout à fait dans son domaine de compétence. Ainsi par exemple, si l'on souhaite une détermination plus précise de la cote de Tj, on peut, au lieu d'utiliser la courbe enthalpique, faire appel au diagramme de phases de la nuance coulée, associé
à la relation de SCHEIL-~ULLIVER reliant, pour chaque valeur de la température, la fraction solide à sa concen tration au sein de la phase liquide. Cette méthode pourra d'ailleurs etre avantageusement utilisée dans le cas de _,9_ , nuances à très larges intervalles de solidification pour lesquelles, on le sait, le diagramme enthalpique, construit par interpolation linéaire entre TL et Ts, ne fourni-t pas toujours la précision souhaitée.
Ceci étant, on va maintenant apporter quelques commentaires supplémentaires sur les considérations à
l'origine de l'invention.
Le liquide ségrégé en éléments d'alliage qui se forme au front de solidification (on considère ici un front moyen unique) a tendance, par densité, descendre vers le fond du puits de solidification. Il s'établit par ce phéno-mène une convection naturelle du liquide dans la zone pâteuse et dont l'ampleur dépend notamment de L3, où L
est le nombre de GRASTHOF pour le métal liquide coulé. Or, on sai-t que L est d'autant plus grand que l'intervalle de solidification du métal es-t large. On est donc en droit d'admettre que, dans le cas de nuances à large intervalle de solidification, des mouvements de convection importants de la phase liquide s'établissent au sein du puits de soli-dification. Comme ce puits s'enrichit en cristaux ~quiaxesau fur et à mesure qu'on s'approche du fond, les liquides ségrégés, qui percolent entre ces cristaux en circulant à
fort débit, ont tendance à fondre les cristaux leur contact. Il se forme ainsi des zones de passages privilé-giés, que l'on dénomme généralement "canaux". Etant donné
que les liquides ségrégés circulent du haut vers le bas et de la périphérie vers le centre du produit coulé en s'enri-chissant en éléments agrégés, ces canaux apparaissent en forme de "V" successifs avec un collecteur central dans l'axe du produit et sont directement à l'origine des pro-blemes de qualité interne évoqués au début.

. . .
S~5 Le résultat premier recherché par l'invention est précisément, comme on l'aura déjà compris, de supprimer les vélléités des liquides fortement ségrégés à circuler dans les canaux qu'ils forment dans le puits de solidification.
Pour y parvenir, la solution proposée consiste à brasser électromagnétiquement le métal liquide dans la zone pâteuse oh, plus simplement le long de la portion oh (figure 1) de cette zone, afin de contrecarrer la tendance du métal à
former ces canaux ségrégés. De préférence, on initie le brassage légèrement en amont de la portion oh afin, comme on l'a déjà souligné, dè compenser le retard qu'oppose l'inertie du métal liquide au mouvement de brassage, notam-ment lorsque le brassage consiste à faire tourner le métal liquide autour de l'axe de coulée. Par ailleurs, les inven-teurs ont pu montrer qu'on a avantage à rechercher un effet de cisaillement du métal liquide contre le front de solidi~
fication, cet effet pouvant etre obtenu, conformément à
l'invention, au moyen d'inversions répétitives du sens de déplacement du champ magnétique de brassage.
Selon deux variantes de mlse en oeuvre de l'inven-tion, ces inversions peuvent être réalisées, soit dans le temps, soit dans l'espace:
. dans le temps, notamment à l'aide d'un inducteur de brassage à champ magnétique alterné, cet inducteur pouvant être du type monobloc couvrant toute la portion oh voulue, ou constitué d'une succession d'inducteurs autonomes synchro nisés;
. dans l'espace (i.e. le long de l'axe de coulée) à l'aide d'une batterie d'inducteurs successifs, couvrant la portion oh et délivrant des champs magnétiques mobiles 5t7~
dans des sens opposés deux à deux.
La figure 2 montre, en correspondance d'échelle et de cotes avec le diagramme de la figure 1, l'implanta-tion des inducteurs de brassage pour la mise en oeuvre de l'invention selon une variante à champs magnétiques tour-nants successifs et alternés le long de l'axe de coulée.
Sur cette figure 2, on a schématiquement représente une installation de coulée continue dite "verticale" (i.e.
trajectoire entièrement droite de la barre coulée) compre-nant, depuis le sommet de l'installation, un réparti-teur 10 alimentant en métal en fusion et en continu, par un jet de coulée 11, une lingotière sans fond 12. De cette dernière est extraite, également en continu, une barre 13 présentant une croûte extérieure solidifiée 5 et dont le coeur 4 encore liquide achève de se solidifier progressivement au cours de son extraction (dans le sens indiqué par la flèche) sur la distance totale OH appelée "hauteur métallurgique".
En aval du point marquant la fin de solidification (ferme-ture du puits de solidification) -point Ts sur la figure 1-une cisaille symbolisée en 14 tronçonne la barre en l'accom-pagnant dans sa descente. Le tronçon une fois découpé est basculé puis évacué lmmédiatement pour permettre la conti-nuité du processus de coulée.
La lingotière 12 est une lingotière caissonnée de type connu, comprenant essentiellement un élément tubu-laire interne 14, en cuivre, définissant un passage pour le produit coulé et énergiquement refroidi sur sa face exté
rieure par une enveloppe d'eau 15 en circulation ascendante depuis une chambre d'alimentation 16 vers une chambre d'évacuation supérieure 17.
Comme on le voit, la chambre d'évacuation supérieure 17 a été su:Efisamment dimensionnée pour pouvoir y immerger un inducteur électromagnéti~ue de brassage 18.
Le rôle de cet inducteur, dont la présence est souhaita-ble mais nullement indispensable pour la mise en oeuvre de l'invention, sera precisé ultérieurement. La même remarque vaut également pour l'inducteur 19 placé en aval de la lingotière et agissant, comme on le voit, déjà en amont la zone de solidification pâteuse oh.
Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, une batterie d'inducteurs étagés (ici au nom-bre de trois) 20, 20', 20" entoure la barre coulée sur la portion oh de la hauteur métallurgique OH. Ces inducteurs à champ magnétique tournant, de forme annulaire et de type statique polyphasé, sont des dispositifs de brassage élec-tromagnétique connus et utilisés dans le domaine de la coulée continue. On pourra, au besoin, en trouver une description détaillée en se reportant, par exemple au bre-vet français n~ 2 211 305 (OE M).
Selon l'invention, chaque inducteur delivre un champ magnetique tournant dont le sens de rotation est opposé à celui du, ou des inducteurs qui lui sont immédia-tement voisins. Cette disposition, comme on l'a déjà expli-qué, permet d'améliorer les résultats obtenus par rapport à un champ tournant uniforme sur toute la portion de brassage oh.
Dans une autre variante, les inducteurs 20, 20', 20" délivrent des champs magnétiques tournant dans le même au meme moment, auquel cas on a avantage, pour les raisons déjà évoquées, d'inverser périodiquement le sens de rota-tion du champ. A cet egard, la regle respecter est quetout volume élémentaire de metal liquide qui, au cours de ~2~ 5 l'extraction du produit coulé, pénètre dans la portion oh soit, avant d'en sortir, soumis à un champ magnétique dont le sens de rotation s'inverse au moins une fois.
L'application de cette règle dépend bien entendu des conditions locales d'exploitation et, notamment, de la vitesse d'extraction du produit coulé, en liaison avec la longueur de la portion brassée oh. Ainsi dans l'exemple considéré où la vitesse d'extraction est de 0,7 m/mn et oh de 4,5 m, le temps de séjour minimal de tout volume élémentaire de métal dans la portion brassée oh est donc d'environ 6 minutes et demie. Dans ces conditions, la règle précitée est respectée si lion brasse dans chaque sens par exemple durant 3 mn environ, un temps de pose de quelques dizaines de seconde entre les deux séquences de brassage étant alors prévu pour l'atténuation naturelle du mouvement avant de rebrousser de sens de circulation.
Bien entendu, on peut diminuer la durée de chaque séquence, ce qui a pour effet de multiplier le nombre d'inversions du champ pendant le temps de séjour du métal dans la por-tion oh et, par conséquent, d'augmenter l'effet de cisail-lement recherché. On comprend, cependant, qu'il n'est pas souhaitable de réduire la durée des séquences de brassage en dessous d'un certain seuil (géneralement de l'ordre de 20 à 40 secondes selon les conditions d'exploitation), partir duquel l'action du champ n'est plus suffisamment entretenue pour vaincre l'iner~ie de la masse liquide brasser.
A ce titre, il est tout fait avantageux, ainsi que le montre la figure 2, de prévoir, juste en amont de la portion oh, l'inducteur de brassage supplementaire 19, dont le champ magnetique produit tourne en synchronisme avec celui délivré par l'inducteur 20 afin précisément de pallier la resi.stance au mouvement qu'oppose le métal liquide et assurer de cette manière une mise en rotation de celui-ci déjà à l'entrée de la zone à brasser oh.
On souligne que, sur la figure 2, la taille de l'inducteur 19 a été volontairement réduite comparativement à celle des inducteurs 20, 20', 20", dans le seul but de bien le différencier pour ne pas nuire à la compréhension de l'invention. Il est clair que sa taille, de meme d'ail-leurs que sa réalisation, peuvent etre tout à fait sembla-bles à celles des inducteurs 20.
Il va de soi que ce qui vient d'être dit au sujet des inversions périodiques du champ magnétique peut être réalisé, non seulement avec la batterie d'inducteurs structurellement indépendants, 20, 20', 20", mais également avec un inducteur uniaue suffisamment dimensi.onné pour que sa longueur utile d'entrefer (hauteur d'action du champ) puisse couvrir la portion oh On comprend cependant qu'une batterie d'inducteurs indépendants sera souvent préférée, pour de simples raisons de commodité, lorsque la portion oh à brasser présente une trajectoire courbe.
Conformément à une mise en oeuvre préférée de invention on soumet en outre le métal liquide à un brassage déjà au sein même de la lingotière 12. Comme le montre la figure 2, ceci peut se faire à l'aide de l'in-ducteur électromagnéti~ue 18 logé dans la chambre d'eau supérieure 17. L'inducteur 18, retenu dans cet exemple, est du type statique polyphasé entourant le produit coulé
et délivrant un champ magnétique tournantO On rappelle que la réalisation d7inducteurs de ce genre, de même que leur utilisation au sein d'une lingotière de coulée 5~S
con-tinue en tant que dispositif de brassage du métal, ainsi que les resultats favorables d'un tel brassage sur la qualité métallurgique des produits obtenus, font déjà
partie de l'état connu de la technique (brevets précités).
L'originalité de la variante de l'invention exposée ici réside dans la combinaison du brassage en lingotière et du brassage en zone pâteuse oh, conduisant à une conjugai-son bénefique de leurs effets, lesquels se manifestent notamment par l'obtention d'un puits de solidification moins profond et a fond aplati, de sorte que la portion oh à brasser se trouve, d'une part, raccourcie en hauteur, et d'autre part, élargie en section, ce qui va dans le sens d'un brassage à la fois plus économique et plus effi-cace.
Par ailleurs, on est en droit d'admettre égale-ment une efficacité accrue du brassage dans la zone oh, à
l'encontre de la formation des canaux ségrégés, par le fait que le métal liquide mis en circulation est chargé en parti-cules solides qui, grace à l'action de brassage en lingo-tière, ont pris naissance en amont de la zone oh par élagage des têtes de dendrites, ou par germination cristal-lique au se:in de la phase liquide 4.
La modification du profil du puits de solidifica-tion occasionnée par la mise en service de l'inducteur 18 au sein de la lingotière n'a pas été représentée sur la figure 2 pour ne pas la surcharger inutilement.
Les figures 3 sont des reproductions photographi-ques d'emprei~tes "Baumann" effectuées en coupe axiale lon-gitudinale du produit coulé (acier de nuance lOOC6). Ellesillustrent, par mise en relief de la ségrégati.on du soufre, ~2~5~7~
les résultats métallurgiques comparatifs obtenus entre un produit non brassé (figure 3a) et un produit brassé, d'une part, à l'aide d'un champ magnétique tournant permanent (figure 3b), d'autre part, à l'aide d'un champ magnétique tournant alterné (figure 3c).
On se rend bien compte que les canaux ségrégés 21 (en noir) en forme de "V" ainsi que le collecteur central 22, très accusés sur la figure 3a, sont nettement atténués lorsque le métal est brassé dans la zone oh conformément à l'invention (figure 3b) et pratiquement absents -ou tout au moins sans conséquences sensibles sur la qualité du produit- lorsque le sens de rotation du champ magnétique est alterné (figure 3c).
On notera sur les figures 3b et 3c la présence de bandes latérales claires 23, donc très appauvries en élé-ments ségrégés, et qui, comme on le sait, sont tres carac-téristiques des produits brassés coulés en continu. On sait aussi que la localisation de ces bandes 23, habituellement dénommée "zones blanches", ainsi que leur épaisseur, peu-vent être reliées d'une certaine manière à la localisationet à l'étendue de l'action de brassage sur la hauteur métallurgique.
Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits, mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents dans la mesure of sont respectées les carac-téristiques énoncées dans les revendications jointes.
Ainsi, il faut entendre par le vocable "au moins"
utilisé ci-avant dans l'expression "...il importe que le métal liquide soit brassé... au molns dans la portion ~h..u", la possibilité, non seulement d'initier le brass-age en amont de cette portion pour compenser l'inertie du métal, ~L2~575 mais également de poursuivre l'action de brassage en aval du niveau Ti sur la hauteur métallurgique of la proportion pondérale de solide dans la phase liqui.de atteint ~0%.
On aura compris cependant, qu'il n'y a guère d'intéret, dans le cadre des resultats visés par l'invention, de continuer à brasser jusqu'au proche voisinage du fond ès du puits de solidification.
En fait, les essais ont montré qu'on ne décèle plus d'amélioration significative de la qualité interne du produit lorsqu'on prolonge le brassage au-delà du niveau où
la proportion solide/liquide est d'environ 60% en poids et que l'essentiel de cette amélioration est obtenue, comme le montre notamment la figure 3c, lorsqu'on atteint une pro-portion de 40% environ.

Claims (10)

LES REALISATIONS DE L'INVENTION, AU SUJET DESQUELLES
UN DROIT EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST
REVENDIQUE, SONT DEFINES COMME IL SUIT:

1. Procédé de brassage électromagnétique des métaux, notamment des aciers, coulés en continu, procédé selon lequel on met le métal liquide couleé en rotation autour de l'axe de coulée à l'aide d'un champ magnétique tournant autour dudit axe et qui agit en aval de la lingotière, dans la zone du refroidissement secondaire de la machine de coulée, et caractérisé en ce que l'on applique le champ magnétique tour-nant au moins sur une portion (.delta.h) de la hauteur métallurgique (.DELTA.H), comprise entre le niveau (TL) où le coeur encore liquide du produit coulée atteint sur l'axe de coulée la température de liquidus du métal coulé et le niveau (Ti) où ledit coeur présente une proportion de solide dans la phase liquide de l'ordre de 40% en poids environ, et en ce que l'on règle l' action du champ magnétique de façon que le métal soit soumis, au cours de la coulée, à un champ magnétique tournant de sens de rotation alternée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que, dans le but de compenser le retard au mouvement qu'oppose le métal liquide en raison de son intertie, l'on initie l'action du champ magnétique mobile déjà en amont du niveau (TL) auquel le coeur liquide atteint sur l'axe la température de liquidus du métal coulé.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on inverse périodiquement le sens de déplacement du champ magnétique.

4. Procédé selon les revendications 1 ou 3, carac-térisé en ce que l'on met en oeuvre un champ magnétique mobile, constitué par une pluralité de champs magnétiques élémentaires s'étageant sur la hauteur métallurgique et dont les sens de déplacement sont opposés deux à deux.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on brasse le métal liquide coulé déjà au sein même de la lingotière.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé
en ce que l'on réalise ledit brassage en faisant agir un champ magnétique mobile au niveau de la lingotière.

7. Installation de coulée continue des métaux pour la mise en oeuvre du procédé selon lequel on met le métal liquide coulé en rotation autour de l'axe de coulée à l'aide d'un champ magnétique tournant autour dudit axe et qui agit en aval de la lingotière, dans la zone du refroidissement secon-daire de la machine de coulée, et caractérisé en ce que l'on applique le champ magnétique tournant au moins sur une portion (.delta.h) de la hauteur métallurgique (.DELTA.H), comprise entre le niveau (TL) où le coeur encore liquide du produit coulé atteint sur l'axe de coulée la température de liquidus du métal coulé
et le niveau (Ti) où ledit coeur présente une proportion de solide dans la phase liquide de l'ordre de 40% en poids environ, et en ce que l'on règle l'action du champ magnétique de façon que le métal soit soumis, au cours de la coulée, à un champ magnétique tournant de sens de rotation alternée, installation caractérisée en ce qu'elle comprend, dans la zone du refroidis-sement secondaire, une batterie d'inducteurs à champs magné-tiques tournants, qui entourent le produit coulé et qui sont disposés de façon étagée le long de la hauteur métallurgique (.DELTA.H) sur une portion (.delta.h) de celle-ci s'étendant au moins, depuis le niveau auquel le coeur liquide du produit coulé
atteint sur l'axe de coulée la température de liquidus (Ti) du métal coulé, jusqu'au niveau (Ti) auquel la proportion de solide dans la phase encore liquide est d'environ 40% en poids.

8. Installation de coulée continue selon la reven-dication 7, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un in-ducteur de brassage disposé dans le prolongement supérieur de batterie d'inducteurs.

9. Installation de coulée continue selon les reven-dications 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un inducteur de brassage disposé au niveau de la lingotière.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on l'applique à la coulée continue des métaux, notamment des aciers, présentant un large inter-valle de solidification.