CA2250786C

CA2250786C - Continuous casting method for metals and ingot mould for implementing same

Info

Publication number: CA2250786C
Application number: CA002250786A
Authority: CA
Inventors: Jean-Marc Jolivet; Eric Perrin; Cosimo Salaris; Jacques Spiquel
Original assignee: Forges et Acieries de Dilling SA; Ascometal SA; Sollac SA; Ugine Savoie Imphy SA; Sogepass
Current assignee: Forges et Acieries de Dilling SA; Ascometal SA; Sollac SA; Ugitech SA; Sogepass
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 2004-06-22
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: DE69703793D1; AU2392997A; ES2154900T3; WO1997037794A1; ATE198285T1; JP4058561B2; DK0891237T3; EP0891237A1; CA2250786A1; PT891237E; GR3035596T3; FR2747059B1; EP0891237B1; BR9708509A; KR100447466B1; JP2000508243A; KR20000005257A; FR2747059A1; DE69703793T2

Abstract

An ingot mould has energetically cooled metal walls (1, 3) having means in their upper portion for decreasing the intensity of the heat flow extracted from the cast metal (2), such as a coating (6, 15) of a less conductive metal than that of the walls, or grooves (31) provided in said walls. On top of the walls is provided a heat insulating feeder bush (7) associated with gas injection means terminating in nozzles distributed on the inner periphery of said ingot mould. During the casting, the free surface of the liquid metal is maintained at the same level as the feeder bush, wherein the solid skin (21) only starts to solidify at the upper edge of the metal walls (3). The invention is particularly useful for the continuous casting of steel.

Description

WO 97/37794 PCT/P'R97/00595 PROCEDE DE COULEE CONTINUE DES METAUX ET LINGOTIERE POUR
SA MISE EN OEUVRE.
La présente invention concerne la coulée continue des métaux, notamment de l'acier.
L'opération de coulée continue consiste schématiquement, comme on le sait, à verser ~,~n métal en fusion dans une lingotiëre, essentiellement constituée d'un élément tubulaire sans fond définissant un passage pour le métal coulé, mais dont les parois, en cuivre (plus généralement en alliage de cuivre), sont énergiquement refroidies par circulation d'eau, et de laquelle on extrait également en continu un produit déjà
solidifié extérieurement. La solidification progresse ensuite vers l' axe du produit et s' achêve au cours de la descente de celui-ci en aval de la lingotière dans la zone dite du "refroidissement secondaire" sous l'effet de rampes d'arrosage d'eau. Le produit obtenu (bloom, billette ou brame) est ensuite découpé à longueur, puis laminé avant expédition à la clientèle ou transformation sur place, en barres, fils, profilés, plaques, tôles, etc..
Les défauts de surface ou sous-cutanés des produits issus de la coulêe continue de l'acier sont souvent cause de rebut, car l'opération de laminage les supporte mal, voire les amplifie jusqu'à dégrader de façon intolérable la qualitê métallurgique des produits laminé .
Au cours de la coulée, le métal en fusion, déversé
en lingotière, forme une pellicule solide au niveau de sa surface libre dès sa venue en contact avec les parois métalliques refroidies de la lingotière. Cette pellicule est entraînée vers le bas lors de l'extraction du produit par un mouvement saccadé rythmé par les oscillations verticales de la lingotière. Simultanément, son épaisseur croît du fait de la poursuite de l'extraction de chaleur rêalisée par les parois de la lingotière. I1 y a donc WO 97/37794 PCT / P'R97 / 00595 CONTINUOUS CASTING PROCESS FOR METALS AND LINGOTIERE FOR
ITS IMPLEMENTATION.
The present invention relates to continuous casting metals, especially steel.
The continuous casting operation consists schematically, as we know, to pour ~, ~ n metal into fusion in an ingot mold, essentially constituted a bottomless tubular element defining a passage for cast metal, but with copper walls (more generally in copper alloy), are energetically cooled by circulation of water, and which we also continuously extract a product already externally solidified. Solidification progresses then towards the product axis and ends during the lowering of the latter downstream of the mold in the so-called "secondary cooling" zone under the effect of water sprinklers. The product obtained (bloom, billet or slab) is then cut to length, then laminated before shipment to customers or processing on site, in bars, wires, profiles, plates, sheets, etc ..
Surface or subcutaneous defects of the products from continuous casting of steel are often the cause scrap, because the rolling operation does not support them well, even amplify them until degrading in an intolerable way the metallurgical quality of rolled products.
During casting, the molten metal, spilled in an ingot mold, forms a solid film at its free surface as soon as it comes into contact with the walls cooled metal molds. This film is driven down during product extraction by a jerky movement punctuated by oscillations vertical of the mold. At the same time, its thickness grows due to continued heat extraction created by the walls of the mold. There is therefore

2 continuellement création d'une nouvelle pellicule de métal solide au niveau de la surface libre du métal dans la lingotière (appelée "ménisque"), cette pellicule se solidifiant sur tout le périmètre de la paroi interne de la lingotiêre et constituant un anneau solide susceptible de se contracter du fait du refroidissement subi lors de sa descente dans la lingotière.
La contraction thermique de la peau solide est d'autant plus importante que l'extraction de chaleur est forte et que le métal coulé a une tendance naturelle à se contracter lors du refroidissement, par exemple par changement de phase solide en fin de solidification, comme c'est le cas notamment pour des nuances d'acier à
bas ou moyen carbone ou d'aciers inoxydables.
Cette contraction périmétrique tend à provoquer un écartement de la peau solidifiée par rapport à la paroi de la lingotière, et donc une diminution de l'échange thermique du fait que le contact de la dite peau avec les parois froides est dégradé. Ce décollement est généralement inégal selon le périmètre de la peau solidifiée, ce qui est source de défauts de surface sur le produit final obtenu.
Pour éviter ou limiter ces défauts, on a déjà
cherché à réduire le flux thermique extrait lors de la formation de la peau, au début de sa solidification.
Ainsi, il a déjà été tenté de réduire ce flux thermique en utilisant une lingotière pourvue, dans sa partie supérieure, là où se produit le début de solidification, d'un insert formant une barrière thermique en empêchant le métal en fusion de venir directement en contact avec les parois refroidies de la lingotiêre. La tenue dans le temps d'un tel insert s'est toutefois rêvélée très aléatoire, et le coût de maintenance d'une telle lingotiêre très élevé.
I1 a également été tenté de réduire le flux thermique en donnant aux parois de la lingotière un état 2 continuously creating a new film of solid metal at the free surface of the metal in the mold (called "meniscus"), this film is solidifying around the entire perimeter of the internal wall of the ingot mold and constituting a solid ring capable to contract due to the cooling undergone during its descent into the mold.
The thermal contraction of solid skin is all the more important as the heat extraction is strong and that the cast metal has a natural tendency to contract during cooling, for example by solid phase change at the end of solidification, as is particularly the case for steel grades with low or medium carbon or stainless steel.
This perimeter contraction tends to cause a separation of the solidified skin from the wall of the mold, and therefore a decrease in the exchange thermal because the contact of said skin with cold walls is degraded. This separation is generally uneven depending on the perimeter of the skin solidified, which is a source of surface defects on the final product obtained.
To avoid or limit these faults, we have already sought to reduce the heat flux extracted during the skin formation, at the beginning of its solidification.
Thus, there has already been an attempt to reduce this flow thermal using an ingot mold provided, in its upper part, where the beginning of solidification of an insert forming a barrier thermal by preventing molten metal from coming directly in contact with the cooled walls of the mold. The holding over time of such an insert has however it was very random, and the cost of maintenance of such a very high ingot mold.
I1 was also tried to reduce the flow thermal by giving the walls of the mold a state

3 de surface susceptible de réduire l'aire des zones de contact direct du mêtal coulê avec le cuivre des parois refroidies, par exemple par une gravure régulière des parois formant un gaufrage de leur surface, ou par une rugosité alëatoire obtenue par exemple par sablage. Une telle méthode n'a semble-t'il cependant pas encore permis d'améliorer sensiblement la qualité de surface du produit coulé. Il semble en effet que les perturbations provoquées par les variations de niveau de la surface libre du métal coulé soient prëdominantes par rapport à
l'effet modérateur sur le flux thermique, obtenu par un état de surface adaptë des parois de la lingotière tel qu'indiqué ci-dessus, de sorte que, les hétérogénêités de solidification subsistant, les défauts de surface ne sont pas éliminés.
Dans le même but de réduire le contact direct du métal coulé avec le cuivre froid des parois, il a encore été tenté de réaliser dans celles-ci des rainures verticales. Mais il est alors apparu que ces rainures se garnissaient rapidement du laitier classiquement utilisé
comme couche de couverture de la surface libre du métal liquide, ce qui atténuait l'effet thermique recherché.
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes indiqués ci-dessus et vise particulièrement à
obtenir un produit coulé ayant une très bonne qualité de surface, en assurant une réduction efficace du flux thermique extrait lors de la formation et du début de la croissance de la pellicule solidifiée, et en évitant notamment l'effet néfaste des fluctuations du niveau de la surface libre du mêtal liquide en lingotière.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procêdé de coulée continue des métaux en fusion, 3a notamment de l'acier, dans une lingotière comportant des parois métalliques énergiquement refroidies s'étendant sensiblement verticalement et définissant un passage pour le mêtal coulé, et assurant sur toute leur hauteur une WO 97/37793 likely to reduce the area of direct contact of the cast metal with the copper of the walls cooled, for example by regular etching of the walls forming an embossing of their surface, or by a Random roughness obtained for example by sandblasting. A
such method does not seem however allowed yet significantly improve the surface quality of the product sank. It seems that the disturbances caused by variations in surface level free of the cast metal are predominant over the moderating effect on the heat flux, obtained by a adapted surface finish of the mold walls as as indicated above, so that the heterogeneities of solidification remaining, surface defects are not not eliminated.
For the same purpose of reducing direct contact of the metal poured with cold copper from the walls, it still has been tempted to make grooves in them vertical. But it then appeared that these grooves quickly filled with conventionally used slag as cover layer for the free surface of the metal liquid, which attenuated the desired thermal effect.
The object of the present invention is to resolve the problems indicated above and is particularly aimed at obtain a cast product having a very good quality of surface, ensuring effective reduction of flow thermal extract during the formation and the beginning of the growth of the solidified film, and avoiding in particular the harmful effect of fluctuations in the level of the free surface of liquid metal in an ingot mold.
With these objectives in view, the object of the invention is a continuous casting process for molten metals, 3a in particular steel, in an ingot mold comprising energetically cooled metal walls extending substantially vertically and defining a passage for cast metal, and ensuring over their entire height WO 97/3779

4 PCTIFR97/00595 extraction de flux thermique du métal coulê provoquant un refroidissement et une solidification progressive du dit métal, procédé selon lequel on réduit l'intensité du flux thermique extrait au voisinage du niveau où le dit métal commence à se solidifier au contact des dites parois, caractérisé en ce que on place au dessus des dites parois métalliques refroidies une rehausse thermiquement isolante et, lors de la coulée, on maintient le niveau de la surface libre du métal coulé à l' intérieur de la dite rehausse, et en ce que l'on injecte au niveau de cette rehausse, et de préférence au moins à son extrémité
infêrieure, un gaz débouchant en jets répartis sur le pourtour intérieur de la lingotière.
Conformément â l'invention, la surface libre du bain de métal liquide (le ménisque) est située dans la rehausse. Comme celle-ci est en matériau réfractaire thermiquement isolant, la pellicule de métal solidifié ne commence à se former régulièrement qu'à partir du bord supérieur des parois métalliques, et cela grâce au soufflage du gaz de balayage à la base de la rehausse qui permet de bien séparer cette solidification régulière voulue sur la partie métallique refroidie des éventuelles solidifications locales parasites qui peuvent advenir sur la partie réfractaire. Ainsi, la solidification du métal coulé ne débute qu'à une certaine distance du mênisque.
La zone où commence cette solidification est donc quasiment parfaitement plane, horizontale, èt non soumise aux fluctuations ou perturbations qui agitent inévitablement la surface libre du bain. L'anneau solide constitué par la peau de première solidification est donc géométriquement parfaitement régulier, et son renouvellement continu est également quasiment parfaitement régulier, de même que la croissance de cette peau solidifiée, au fur et à mesure de la descente du produit coulé.
Par ailleurs, comme le métal coulé n'initie pas sa solidification dans la rehausse, il n'y a pas à ce niveau de contraction du métal. Ce dernier reste au contact de la paroi de la rehausse et empêche les infiltrations de laitier entre le métal et la dite paroi. Il en résulte 4 PCTIFR97 / 00595 heat flux extraction from the cast metal causing a cooling and a progressive solidification of the said metal, process by which the intensity of the flux is reduced thermal extracted near the level where the said metal begins to solidify on contact with said walls, characterized in that one places above said walls metallic elements thermally enhanced insulating and, during casting, the level of the free surface of the metal cast inside the said enhances, and in that we inject at the level of this heightening, and preferably at least at its end lower, a gas emerging in jets distributed over the inside circumference of the mold.
According to the invention, the free surface of the liquid metal bath (the meniscus) is located in the enhances. As it is made of refractory material thermally insulating, the solidified metal film does not begins to form regularly only from the edge metal walls, thanks to the blowing the purging gas at the base of the riser which helps to separate this regular solidification desired on the cooled metal part of any parasitic local solidifications which can occur on the refractory part. Thus, the solidification of the metal flow begins only at a certain distance from the membrane.
The area where this solidification begins is therefore almost perfectly flat, horizontal, and not subject to the fluctuations or disturbances which agitate inevitably the free surface of the bath. The solid ring constituted by the skin of first solidification is therefore geometrically perfectly regular, and its continuous renewal is also almost perfectly regular, as well as the growth of this solidified skin, as the descent of the cast product.
Furthermore, since the cast metal does not initiate its solidification in the enhancement, there is not at this level metal contraction. The latter remains in contact with the wall of the riser and prevents infiltration of slag between the metal and the said wall. The result

5 qu'il ne peut donc pas non plus y avoir d'infiltrations de laitier entre les parois métalliques de la lingotière et la peau solidifiée à leur contact, même si celle-ci tend à s'en écarter du fait du retrait de solidification.
On notera de plus que la pression ferrostatique du métal liquide, due à la hauteur de ce métal contenu dans la rehausse, tend à s'opposer à cet écartement et donc à
maintenir la dite peau plaquée contre la surface des parois métalliques, et ceci de maniêre uniforme sur tout le pourtour interne de la lingotière, du fait que l'épaisseur et l'état de solidification de la peau est également uniforme sur ce pourtour.
Ainsi, du fait de cette régularité périphérique, l'extraction de chaleur réalisée dans la partie supérieure des parois métalliques peut être réalisée aussi de manière uniforme sur tout le pourtour du produit, en évitant des décollements localisés et les sous-épaisseurs de peau solide qui en résulteraient, et l'intensité du flux thermique extrait dans la zone de début de solidification peut-être assurée trës uniformément sur tout le pourtour du passage défini par les parois mêtalliques.
Préférentiellement, on réduit l'intensité du flux thermique extrait sur une zone de hauteur prédéterminée à
partir du bord inférieur de la dite rehausse, sans cependant modifier sensiblement la quantité de chaleur globale extraite par la lingotiêre. Cette hauteur limitée assure ainsi une réduction du flux thermique extrait dans la zone oü la peau de métal solide se forme, et évite aussi l' effet de retrait et de décollement de la peau de métal observé dans le procédé de coulée selon l'art antérieur. 5 therefore there can be no infiltration either slag between the metal walls of the mold and the skin solidified on contact, even if it tends to deviate from it due to withdrawal of solidification.
It will also be noted that the ferrostatic pressure of the metal liquid, due to the height of this metal contained in the enhances, tends to oppose this spacing and therefore to maintain said skin pressed against the surface of metal walls, and this in a uniform way on all the inner periphery of the mold, because the thickness and the solidification state of the skin is also uniform on this periphery.
So, because of this peripheral regularity, heat extraction carried out in the part upper metal walls can be realized also uniformly all around the product, avoiding localized detachments and resulting sub-thicknesses of solid skin, and the intensity of the heat flux extracted in the area of beginning of solidification can be assured very uniformly around the entire perimeter of the passage defined by the metal walls.
Preferably, the intensity of the flow is reduced thermal extract over an area of predetermined height at from the lower edge of the said riser, without however, significantly change the amount of heat overall extracted by the ingot mold. This limited height thus ensures a reduction in the heat flux extracted in the area where the solid metal skin forms, and avoids also the effect of removal and detachment of the skin of metal observed in the art casting process prior.

6 Selon une première variante, la dite zone prêsente une capacité d'extraction de flux thermique sensiblement constante sur toute sa hauteur. Dans ce cas, la réduction du flux thermique extrait peut être forte mais sur une faible hauteur, par exemple de l'ordre de 10 mm.
Selon une deuxième variante, la dite zone présente une capacité d'extraction de flux thermique croissante du haut vers le bas. Dans ce cas, la réduction du flux thermique extrait dêcroît progressivement vers le bas de la lingotière, sur une zone de plus grande hauteur. Ceci permet d'assurer une réduction du flux thermique extrait, dans la zone où est réalisée cette réduction, encore plus forte que dans le cas précédent, du fait de la hauteur supérieure de cette zone, mais aussi d'assurer une sorte de progressivitê dans la variation de flux thermique extrait, entre la rehausse où le dit flux extrait est le plus faible possible, et la partie métallique refroidie de la lingotière où il est recherché une extraction maximale du flux thermique.
L'invention a aussi pour objet une lingotière de coulée continue comportant des parois métalliques s'étendant sensiblement verticalement et définissant un passage pour le métal coulé et des moyens de refroidissement interne des dites parois disposés de manière à assurer un refroidissement énergique des dites parois sur sensiblement toute leur hauteur, les dites parois étant pourvues dans leur partie supérieure de moyens pour réduire l'intensité du flux thermique provoqué par les dits moyens de refroidissement et passant à travers leur surface interne définissant le dit passage, caractérisée en ce qu'elle comporte une rehausse en matériau thermiquement isolant placée au dessus des dites parois métalliques et les prolongeant vers le haut, et des moyens d'injection d'un gaz débouchant sur le pourtour intérieur de la lingotière, au niveau de la rehausse et de préférence à l'extrémité inférieure de 6 According to a first variant, said zone presents a capacity for extracting heat flux substantially constant over its entire height. In this case, the reduction of the extracted heat flux can be strong but on a low height, for example of the order of 10 mm.
According to a second variant, said zone has an increasing heat flux extraction capacity of the top to bottom. In this case, reducing the flow thermal extract gradually decreases downwards the ingot mold, over an area of greater height. This ensures a reduction in the extracted heat flux, in the area where this reduction is carried out, even more stronger than in the previous case, due to the height superior of this area but also to ensure a sort progressiveness in the variation of heat flux extract, between the enhancement where the said extracted flow is the as low as possible, and the metal part cooled of the ingot mold where extraction is sought maximum heat flux.
The invention also relates to an ingot mold for continuous casting with metal walls extending substantially vertically and defining a passage for cast metal and means of internal cooling of said walls arranged with so as to ensure an energetic cooling of the said walls over substantially their entire height, the so-called walls being provided in their upper part with means for reducing the intensity of the heat flux caused by said cooling means and passing through their internal surface defining the said passage, characterized in that it includes an extension made of thermally insulating material placed above the said metal walls and extending them upwards, and means for injecting a gas leading to the inside periphery of the mold, at the level of the enhances and preferably at the lower end of

7 celle-ci juste au-dessus des parois métalliques.
Selon un premier mode de réalisation, les dits moyens de réduction de l'intensité du flux thermique sont constitués par une couche d'un mêtal ayant une conductibilité thermique inférieure à celle du métal constitutif des parois, la dite couche de métal étant par exemple constituée de nickel, déposé par un procédé de dépôt électrolytique, sur le cuivre ou alliage de cuivre constitutif des parois de la lingotière.
Selon une premiêre variante, la dite couche est située au-dessus des parois, et donc entre celles-ci et le réfractaire constitutif de la rehausse, et son épaisseur peut être par exemple de l'ordre du millimètre.
Selon une autre variante, la dite couche s'étend en plus sur la face interne des parois métalliques refroidies, sur une hauteur qui peut alors être de l'ordre de quelque_ centimètres. La couche de métal peu conducteur forme alors une barrière thermique entre la peau solidifiée de métal coulé et le métal très bon conducteur thermique des parois de la lingotière. Sur toute la hauteur sur laquelle s'étend cette couche peu conductrice, le flux thermique extrait est fortement réduit (la rëduction pouvant atteindre et même dépasser 50%), par rapport à une configuration oü le métal coulé
serait en contact direct avec le dit mêtal très conducteur des parois.
La réalisation d'une couche de métal peu conducteur à la fois au dessus des parois en cuivre ou alliage de cuivre et sur leur face latérale intérieure permet de modifier simultanément la valeur moyenne du flux extrait dans la partie supérieure des parois refroidies et l'étalement du flux en fonction de la distance à partir du bord supérieur des parois métalliques, au niveau duquel débute la solidification de la pellicule de métal coulé, cet êtalement pouvant par ailleurs être pré-réglé
et favorisé en diminuant progressivement l'épaisseur de 7 this one just above the metal walls.
According to a first embodiment, the said ways to reduce the intensity of the heat flow are formed by a layer of a metal having a thermal conductivity lower than that of metal constituting the walls, the said metal layer being by example consisting of nickel, deposited by a process of electroplating, on copper or copper alloy constituting the walls of the mold.
According to a first variant, said layer is located above the walls, and therefore between them and the refractory component of the riser, and its thickness can be for example of the order of a millimeter.
According to another variant, said layer extends in more on the inside of the metal walls cooled, to a height which can then be around a few centimeters. The little metal layer conductor then forms a thermal barrier between the solidified skin of cast metal and very good metal thermal conductor of the mold walls. Sure the whole height over which this layer extends conductive, the extracted heat flux is strongly reduced (reduction can reach and even exceed 50%), compared to a configuration where the cast metal would be in direct contact with the said metal very wall conductor.
The realization of a layer of low conductive metal both above the copper or alloy walls copper and on their inner side face allows simultaneously modify the average value of the extracted stream in the upper part of the cooled walls and the spread of the flow as a function of the distance from from the upper edge of the metal walls, at the level from which the solidification of the metal film begins poured, this spreading can moreover be preset and promoted by gradually decreasing the thickness of

8 la dite couche du haut vers le bas.
Selon un deuxième mode de réalisation, les dits moyens de réduction de l'intensité du flux thermique sont constitués par des rainures s'étendant sensiblement verticalement réalisées à la surface interne des dites parois. On constitue ainsi, dans la zone de formation de la pellicule solidifiêe, et sur la périphérie du passage formé par les parois de la lingotière, une alternance de points de contact direct du métal coulé avec le cuivre ou alliage de cuivre des parois refroidies, et de points, correspondants aux dites rainures, où l'extraction de chaleur est réduite. On notera que, contrairement à la technique êvoquée au début de ce mémoire, utilisant un tel systême de rainures, et du fait que le début de solidification s'effectue, selon l'invention, à une certaine distance en dessous de la surface libre du bain de métal et donc en absence de laitier, il ne peut donc y avoir , en cours de coulée, pénétration de laitier dans ces rainures, et obstruction de celles-ci.
Selon une variante de cette disposition, les dites rainures sont comblées au moins partiellement par un matériau ayant une conductibilité thermique inférieure à
celle du métal constitutif des parois.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'une lingotière de coulée continue d'acier conforme à l'invention et de sa mise en oeuvre.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 est une représentation schématique, en coupe longitudinale partielle, de la partie haute de la lingotière, dans une première variante de réalisation, - la figure 2 représente la variation du flux thermique extrait au cours d'une coulée dans une telle lingotière, en fonction de la distance à partir du bord supérieur des parois métalliques, - les figures 3 et 4 correspondent respectivement 8 said layer from top to bottom.
According to a second embodiment, the so-called ways to reduce the intensity of the heat flow are formed by grooves extending substantially vertically made on the internal surface of said walls. One thus constitutes, in the zone of formation of the solidified film, and on the periphery of the passage formed by the walls of the ingot mold, an alternation of points of direct contact of the cast metal with copper or copper alloy of the cooled walls, and of points, corresponding to said grooves, where the extraction of heat is reduced. Note that, unlike the technique mentioned at the beginning of this thesis, using a such a system of grooves, and the fact that the beginning of solidification is carried out, according to the invention, at a certain distance below the free surface of the bath of metal and therefore in the absence of slag, it cannot therefore have, during casting, slag penetration in these grooves, and obstruction thereof.
According to a variant of this arrangement, the so-called grooves are filled at least partially with a material with thermal conductivity less than that of the metal constituting the walls.
Other features and advantages will appear in the description which will be made of an ingot mold of continuous steel casting according to the invention and its Implementation.
Reference is made to the appended drawings in which:
FIG. 1 is a schematic representation, in partial longitudinal section, from the upper part of the ingot mold, in a first embodiment, - figure 2 represents the variation of the flow thermal extracted during casting in such ingot mold, depending on the distance from the edge upper metal walls, - Figures 3 and 4 correspond respectively

9 aux figures 1 et 2 dans le cas d'une deuxiême variante de réalisation de la lingotière, - la figure 5 représente schêmatiquement la partie supérieure d'une paroi de lingotière, dans un second mode de réalisation, utilisant un rainurage de la partie supérieure de paroi métallique, - la figure 6 est une vue, à échelle agrandie, de la section selon un plan horizontal de la partie supérieure de la paroi métallique de la figure 5, - la figure 7, est une vue similaire à la figure 6, dans le cas où les rainures sont comblées par un mêtal peu conducteur, - la figure 8 illustre un mode de réalisation particulièrement avantageux de la rehausse, incorporant une résistance chauffante, - la figure 9 est une vue schématique de la lingotière , à échelle réduite, en coupe selon la ligne iX - IX de la figure 8.
La lingotière représentée figure 1 comporte des parois métalliques 1 refroidies, de maniêre connue en soi, par une circulation interne d'eau, qui forment un corps tubulaire et définissent un passage vertical pour l'acier coulé 2. La partie supérieure de ces parois métalliques est préférentiellement constituée d'un élément indêpendant de leur partie inférieure, par exémple sous forme d'une pièce annulaire 3, également en cuivre ou alliage de cuivre et doté d'un circuit de refroidissement qui lui est propre, schématisé par le canal 4 de circulation d'eau.
Une telle pièce annulaire 3 peut être remplacée plus facilement et à moindre coût que si les parois mêtalliques étaient formées d'une seule pièce sur toute la hauteur.
Sur la face supérieure 5 de la pièce annulaire 3 est réalisé une couche 6 de nickel êlectrolytique, d'une épaisseur par exemple de 1,5 mm.

Au dessus de cette pièce annulaire 3, dont la hauteur est par exemple de 40 mm, est disposée une rehausse 7 thermiquement isolante comportant une partie supérieure 8 en réfractaire trës isolant, d'une hauteur 5 de 200 mm par exemple, et une partie inférieure 9 en un matériau réfractaire éventuellement moins isolant mais présentant une meilleure résistance mécanique par exemple le matériau connu sous la désignation SiAlON, et ayant par exemple une êpaisseur de 20 mm. 9 in Figures 1 and 2 in the case of a second variant of realization of the mold, - Figure 5 shows schematically the part upper part of an ingot mold wall, in a second mode of realization, using a grooving of the part metal wall top, - Figure 6 is a view, on an enlarged scale, of the section along a horizontal plane of the part upper part of the metal wall of FIG. 5, FIG. 7 is a view similar to FIG. 6, in the case where the grooves are filled with a metal not very conductive, - Figure 8 illustrates an embodiment particularly advantageous of the extension, incorporating a heating resistance, - Figure 9 is a schematic view of the ingot mold, reduced scale, sectioned along the line iX - IX of figure 8.
The mold shown in Figure 1 has metallic walls 1 cooled, in a manner known in itself, by an internal circulation of water, which form a tubular body and define a vertical passage for cast steel 2. The upper part of these walls metallic is preferably made up of a element independent of their lower part, by example in the form of an annular part 3, also in copper or copper alloy and has a circuit its own cooling, schematized by the water circulation channel 4.
Such an annular part 3 can be replaced more easily and cheaply than if the walls metallics were formed in one piece over all the height.
On the upper face 5 of the annular part 3 a layer 6 of electrolytic nickel is produced, thickness for example 1.5 mm.

Above this annular part 3, the height is for example 40 mm, is arranged a thermally insulating extension 7 comprising a part upper 8 in very insulating refractory, with a height 5 of 200 mm for example, and a lower part 9 in one refractory material possibly less insulating but having better mechanical strength for example the material known under the designation SiAlON, and having for example a thickness of 20 mm.

10 Entre la couche de nickel 6 et le SiAlON 9 est ménagé un espace formant une fente 10 de faible hauteur, par exemple de quelques 1j10 mm, cette fente débouchant à
la surface interne de la lingotiêre sur tout son pourtour, et étant par ailleurs reliée à une source 110 de gaz inerte sous pression, tel que de l'argon, schématiquement représentée sur la figure.
L'alimentation de la lingotière en métal liquide est réalisée par une busette 11, de type connu, comportant des ouïes latérales 12, situées au niveau de la rehausse réfractaire 7, par exemple environ à mi-hauteur de sa partie supérieure 8.
Lors d'une coulée, l'acier en fusion, contenu dans un répartiteur, non représenté, auquel est fixé la busette 11, passe dans la dite busette et ses ouïes 12 et remplit la lingotiëre. Le niveau de la surface libre 13 de l'acier liquide est maintenue entre le bord supérieur de la rehausse 7 et les ouïes 12 , de sorte que ces ouïes sont immergées dans le bain d'acier liquide 2. De manière classique, la dite surface libre est couverte par une couche de laitier 13.
Comme on le voit sur la figure 1, la peau 21 d'acier solide commence à se former au niveau du bord supérieur de la couche de nickel 6 et, du fait du refroidissement 10a provoqué par les paroïs métalliques de la lingotiëre, s'épaissit progressivement vers le bas, étant bien entendu que cette peau se déplace en fait 10 Between the nickel layer 6 and the SiAlON 9 is formed a space forming a slot 10 of low height, for example a few 1 × 10 mm, this slot opening out the internal surface of the mold over all its perimeter, and being moreover connected to a source 110 inert gas under pressure, such as argon, schematically shown in the figure.
The liquid metal supply to the mold is produced by a nozzle 11, of known type, comprising side vents 12, located at the level of the riser refractory 7, for example about halfway up its upper part 8.
During casting, the molten steel contained in a distributor, not shown, to which the nozzle 11, passes into said nozzle and its gills 12 and fills the mold. The level of the free surface 13 liquid steel is held between the top edge of the riser 7 and the gills 12, so that these gills are immersed in the liquid steel bath 2. From conventionally, said free surface is covered by a layer of slag 13.
As seen in Figure 1, the skin 21 of steel solid begins to form at the top edge of the nickel layer 6 and, due to the cooling 10a caused by the metal walls of the mold, gradually thickens down, being fine heard that this skin actually moves

11 continuellement vers le bas avec l'extraction du produit coulé, et se renouvelle également continuellement par solidification de l'acier liquide arrivant au contact de la couche de nickel 6.
L'alimentation d'argon sous pression par la fente crée des jets de gaz, sensiblement perpendiculaires à
la surface interne des parois de la lingotière, qui servent à briser les éventuels amorces de solidification qui pourraient se produire au contact de la partie 10 inférieure 9 de la rehausse, de manière à assurer que la dite peau 21 commence â se solidifier sur tout le pourtour dans un même plan horizontal, situé exactement au niveau de l'arrête 14 supérieure de la couche de nickel 6.
La figure 2 représente la variation du flux thermique extrait ~, en fonction de la distance verticale d à partir de cette arrête 14. La courbe en trait plein 22 représente le flux extrait dans le cas de l'utilisation de la lingotière de l'invention représentée figure 1, alors que la courbe pointillée 23 représente à
titre comparatif le flux thermique qui serait extrait en l'absence de la couche de nickel 6, c'est à dire si la peau solide 21 commençait â se former au contact direct du cuivre de la partie supérieure 3. On remarquera que, dans la zone verticale correspondant â l'épaisseur de la couche de nickel, le flux extrait est réduit, cette réduction du flux pouvant d'ailleurs se poursuivre sur quelques millimètres en dessous de la dite couche de nickel, mais sans influencer sensiblement le flux global extrait par l'ensemble de la pièce annulaire 3.
La figure 3 représente une variante de réalisation de la lingotière, les mêmes repères que ceux de la figure 1 êtant utilisés pour désigner des éléments correspondants. Dans cette variante, une couche 15 de nickel supplémentaire est déposée sur la surface latérale 16 intérieure de la pièce annulaire 3, cette pièce 11 continuously down with product extraction sunk, and is also continuously renewed by solidification of the liquid steel coming into contact with the nickel layer 6.
Feeding argon under pressure through the slot creates gas jets, substantially perpendicular to the internal surface of the walls of the mold, which are used to break up any solidification primers that could occur on contact with the party 10 lower 9 of the riser, so as to ensure that the said skin 21 begins to solidify all over perimeter in the same horizontal plane, located exactly at the level of the upper edge 14 of the layer of nickel 6.
Figure 2 shows the variation in flow thermal extract ~, depending on the vertical distance d from this stop 14. The curve in solid lines 22 represents the flow extracted in the case of the use of the ingot mold of the invention shown Figure 1, while the dotted curve 23 represents comparative title the heat flux which would be extracted in the absence of the nickel layer 6, i.e. if the solid skin 21 started to form on direct contact copper from the upper part 3. Note that, in the vertical zone corresponding to the thickness of the nickel layer, the extracted flux is reduced, this reduction of the flow which can also continue on a few millimeters below the said layer of nickel, but without appreciably influencing the overall flow extracted by the entire annular part 3.
Figure 3 shows an alternative embodiment of the mold, the same marks as those of the figure 1 being used to designate elements correspondents. In this variant, a layer 15 of additional nickel is deposited on the side surface 16 inside of the annular part 3, this part

12 annulaire étant usinée préalablement au dêpôt du nickel de manière que, après formation de cette couche 15, la surface interne 17 de celle-ci reste sensiblement coplanaire et dans le prolongement de la surface interne de la partie inférieure de la lingotière.
Préférentiellement, l'épaisseur de la couche de nickel 15 décroît progressivement du haut vers le bas sur la hauteur de la pièce annulaire 3.
La figure 4, similaire à la figure 2 dans le cas de cette deuxième variante, montre que le flux thermique extrait (courbe 24) globalement par la dite pièce annulaire est très fortement réduit par rapport au cas où
il n'y aurait pas de revêtement de nickel (courbe 23).
La figure 5 représente schématiquement en perspective une portion de la partie supérieure d'une paroi de lingotière selon un autre mode de réalisation, dans lequel des rainures verticales 31 sont rêalisées sur la face interne 32 de la pièce annulaire 3, comme on le voit, représenté à échelle agrandie, sur la figure 6. Les rainures 31 peuvent avoir par exemple une profondeur et une largeur de 0, 2 mm et être distantes l' une de l' autre de 1,5 mm.
En variante, comme illustrée figure 7, les rainures peuvent être comblées par un dépôt 33 d'un métal faiblement conducteur, par exemple du nickel. Dans ce cas, les rainures peuvent avoir par exemple une largeur de 1 mm et une profondeur de 0,5 mm, et être distantes l'une de l'autre de 2 mm. Le dépôt de nickel réalisé dans les rainures permet d'éviter la pénétration d'acier coulé
en fond de rainure. La réduction de flux thermique extrait dans cette variante est alors identique à celle qui serait produite par une réduction de la surface d'ëchange proportionnelle à la surface occupée par les rainures regarnies en dit métal peu conducteur.
Bien que, pour simplifier le dessin, on n'ait pas représenté sur la figure 5 de fente d'injection de gaz 12 annular being machined before depositing nickel so that, after this layer 15 has been formed, the internal surface 17 thereof remains substantially coplanar and in the extension of the internal surface from the bottom of the mold.
Preferably, the thickness of the nickel layer 15 gradually decreases from top to bottom on the height of the annular piece 3.
Figure 4, similar to Figure 2 in the case of this second variant shows that the heat flux extract (curve 24) globally by said part annular is very greatly reduced compared to the case where there would be no nickel coating (curve 23).
Figure 5 shows schematically in perspective a portion of the top of a ingot mold wall according to another embodiment, in which vertical grooves 31 are made on the internal face 32 of the annular part 3, as is see, shown on an enlarged scale, in Figure 6. The grooves 31 may have for example a depth and 0.2 mm wide and be spaced from each other 1.5 mm.
Alternatively, as illustrated in Figure 7, the grooves can be filled with a deposit 33 of a metal weakly conductive, for example nickel. In this case, the grooves can have for example a width 1 mm and a depth of 0.5 mm, and be distant from each other by 2 mm. The nickel deposit produced in grooves prevent penetration of cast steel at the bottom of the groove. Reducing heat flux extracted in this variant is then identical to that which would be produced by a reduction in the area exchange proportional to the area occupied by the grooves replenished in said non-conductive metal.
Although, to simplify the drawing, we do not have shown in Figure 5 of gas injection slot

13 inerte, il est clair qu'une telle injection sera aussi préférentiellement utilisée dans la mise en oeuvre d'une telle lingotière.
Les essais expérimentaux réalisês par les inventeurs ont donnês des résultats particulièrement satisfaisants sur le plan métallurgique pour le produit coulé, puisqu'il a pu être observé une réduction du flux thermique extrait dans la zone de début de solidification de plus de 50% et on a pu obtenir un produit ne présentant plus de défauts de surface de type dépressions et criques, en particulier sur des nuances d'aciers à
0,1% de carbone, particulièrement sensibles à de tels défauts.
L'invention n'est pas limitée aux différentes variantes qui ont été décrites ci-dessus uniquement à
titre d'exemple. En particulier, on pourra utiliser un métal de revêtement peu conducteur autre que le nickel.
Bien qu'il soit préférable, pour réduire les coûts de maintenance, de réaliser la réduction de flux thermique extrait au niveau d'une piêce supérieure indépendante des parties inférieures constituant les parois de la lingotiëre, les différents modes de réalisation décrits ci-dessus pourraient également être mis en oeuvre directement sur les dites parois métalliques uniquement sur une hauteur limitée à partir de leurs bords supérieurs.
De même, si le gaz de balayage à la base de la rehausse et un moyen "curatif" à l'encontre des effets, sur le processus de solidification du produit coulê, des solidifications parasites locales sur la paroi réfractaire de la rehausse, ce moyen peut être complété
par un moyen "préventif" consistant à chauffer la rehausse. Ainsi, selon l'invention, on pourra avoir avantage â incorporer à la rehausse 7, comme cela est schématiquement représenté figures 8 et 9, une résistance êlectrique chauffante, par exemple sous la forme d'un 13 inert, it is clear that such an injection will also preferentially used in the implementation of a like an ingot mold.
The experimental tests carried out by the inventors have given results particularly metallurgically satisfactory for the product sunk, since a reduction in the flow could be observed thermal extract in the zone of beginning of solidification more than 50% and we were able to obtain a product with more surface defects such as depressions and cracks, in particular on steel grades with 0.1% carbon, particularly sensitive to such defaults.
The invention is not limited to the various variants that have been described above only at as an example. In particular, a non-conductive coating metal other than nickel.
Although it is preferable, to reduce the costs of maintenance, achieve reduction of heat flow extracted at the level of a superior part independent of lower parts constituting the walls of the ingot mold, the different embodiments described above could also be implemented directly on said metal walls only over a limited height from their edges higher.
Similarly, if the sweeping gas at the base of the enhances and a "curative" means against the effects, on the solidification process of the cast product, local parasitic solidifications on the wall refractory of the extension, this means can be completed by a "preventive" means consisting in heating the enhances. Thus, according to the invention, it will be possible to have advantage to incorporate into the extension 7, as is schematically shown in Figures 8 and 9, a resistance electric heater, for example in the form of a

14 ruban de graphite 71 (type PAPYER (marque déposêe) ou SIGRAFLER (marque déposée)), que l'on peut plier, sans risque de le casser, afin de l' enrouler autour du passage du mêtal coulé 2 (voir figure 9). Ce ruban chauffant 71 peut être moulé dans le réfractaire de la rehausse ou de préférence placé dans une gorge annulaire 72 creusée à
cet effet dans la rehausse, qui est alors réalisée par exemple en deux parties 73, 74 superposées. Dès lors, si l'on prend soin de choisir comme gaz de balayage un gaz inerte, comme de l'argon, aucun problème d'oxydation de la résistance chauffante en graphite n'est rencontré. 14 graphite tape 71 (PAPYER type (registered trademark) or SIGRAFLER (registered trademark)), which can be folded, without risk of breaking it, in order to wrap it around the passage of cast metal 2 (see Figure 9). This heating tape 71 can be molded into the refractory of the riser or preferably placed in an annular groove 72 dug at this effect in the enhancement, which is then achieved by example in two parts 73, 74 superimposed. Therefore, if care is taken to choose a gas for sweeping gas inert, like argon, no oxidation problem the graphite heating resistance is not encountered.

Claims

1. Process for the continuous casting of molten metals in a mold comprising metal walls (1) energetically cooled extending substantially vertically and defining a passage for the cast metal, and ensuring over their entire height a flow extraction heat of the cast metal causing cooling and progressive solidification of said metal (2), method in which the intensity of the heat flux extracted is reduced near the level where said metal begins to solidify in contact with said walls, characterized in that one places above the say cooled metal walls a riser (7) thermally insulating and, during casting, it maintains the level of the free surface of the cast metal (2) at inside the said raise, and in that at the level of the said riser (7) and at least at its edge lower, a gas emerging into the ingot mold is injected in jets distributed over the entire periphery of said passage.

2. Method according to claim 1, characterized in which reduces the intensity of the heat flux extracted from an area of predetermined height extending from the lower edge of said riser.

3. Method according to claim 2, characterized in that said zone has an extraction capacity of heat flow substantially constant over its entire height.

4. Method according to claim 2, characterized in that said zone has an extraction capacity of increasing heat flow from top to bottom.

5. Method according to claim 1 in that said metal is steel.

6. Continuous casting ingot mold comprising metal walls (1,3) extending substantially vertically and defining a passage for the cast metal (2) and internal cooling means of said walls arranged in such a way as to provide cooling energy of the said walls over substantially their entire height, said walls being provided in their part upper means (6, 15, 31) for reducing the intensity of the heat flow caused by said means of cooling and passing through the inner surface of the walls, ingot mold characterized in that it comprises a riser (7) in thermally insulating material placed at the above the said metal walls and extending them towards the top, and injection means (10) for injecting the level of the said riser and at least at the level of its edge lower, a pressurized gas emerging into the ingot mold in jets distributed over the entire periphery of said passage.

7. Ingot mold according to claim 6, characterized in that said means for reducing the intensity of the thermal flows are constituted by a layer (6, 15) of a metal having a lower thermal conductivity than of the metal constituting the walls (1, 3).

8. Ingot mold according to claim 7, characterized in that said layer (6) is located above the walls (3).

9. Ingot mold according to claim 7 or 8, characterized in that said layer (15) extends over the inner face (16) of said walls (3).

10. Ingot mold according to claim 9, characterized in that the thickness of said layer (15) decreases from the top down.

11. Ingot mold according to claim 6, characterized in that said means for reducing the intensity of the heat flows are formed by grooves (31) extending substantially vertically made on the surface internal (32) of said walls (3).

12. Ingot mold according to claim 11, characterized in that said grooves (31) are filled at least partially by a material (33) having a conductivity heat lower than that of the constituent metal of the walls.

13. Ingot mold according to claim 6, characterized in that electrical resistance heating means (71) are incorporated in the socket (7).