CH629127A5

CH629127A5 - Continuous-casting method

Info

Publication number: CH629127A5
Application number: CH77179A
Authority: CH
Inventors: Paul Metz
Original assignee: Arbed
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1979-01-25
Publication date: 1982-04-15
Also published as: FR2415502A1; BE873694A; FR2415502B1; DE2902237A1; LU78944A1

Description

La présente invention concerne un procédé de coulée continue de métal consistant à introduire en continu le métal en fusion dans une lingotière verticale sans fond refroidie, à extraire de la lingotière vers le bas une barre en cours de solidification et à soumettre la barre à un refroidissement secondaire par aspersion avec de l'eau, et comprenant une mise en mouvement du noyau de métal non encore solidifié par voie électromagnétique. The present invention relates to a continuous metal casting method consisting in continuously introducing the molten metal into a vertical bottomless ingot mold, extracting from the mold down a bar in the course of solidification and subjecting the bar to cooling. secondary by spraying with water, and comprising setting in motion the metal core not yet solidified electromagnetically.

Il est bien connu maintenant que, lors de la coulée continue, le brassage, notamment la mise en rotation du métal encore en fusion, présente de nombreux avantages par rapport à la coulée continue statique. Ainsi, la mise en rotation du métal en fusion a notamment pour effet une modification favorable à la structure de solidification en supprimant la zone basaltique au bénéfice d'une zone à structure de solidification plus fine. It is now well known that, during continuous casting, stirring, in particular the rotation of the still molten metal, has many advantages compared to static continuous casting. Thus, the rotation of the molten metal has in particular the effect of a favorable modification to the solidification structure by eliminating the basaltic zone in favor of a zone with a finer solidification structure.

La manière la plus rationnelle pour exécuter le brassage ou la mise en rotation du métal non encore solidifié, tant au niveau de la lingotière que dans la zone du refroidissement secondaire, consiste à mettre le métal en mouvement à l'aide d'un champ magnétique. Ce champ magnétique donne naissance dans le métal à des courants induits, et donc à des forces mécaniques qui impriment au noyau de métal non encore solidifié un mouvement qui peut être un mouvement de rotation autour de l'axe de coulée. The most rational way to carry out the stirring or the rotation of the metal not yet solidified, both at the level of the ingot mold and in the zone of the secondary cooling, consists in putting the metal in motion using a magnetic field . This magnetic field gives rise in the metal to induced currents, and therefore to mechanical forces which impart to the core of metal not yet solidified a movement which can be a rotational movement around the casting axis.

Toutefois, surtout dans le cas de la mise en rotation autour de l'axe de coulée, les inclusions ont tendance à se rassembler dans la zone de l'axe de la barre sous l'effet de la force centrifuge et de conduire à un produit présentant une zone axiale à concentration trop élevée en inclusions. However, especially in the case of rotation around the casting axis, the inclusions tend to collect in the area of the bar axis under the effect of centrifugal force and lead to a product. having an axial zone with too high a concentration of inclusions.

Aussi la présente invention a-t-elle pour but de remédier à ces inconvénients. The object of the present invention is therefore to remedy these drawbacks.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de coulée continue qui est caractérisé en ce que, dans une première zone située près de la surface libre du métal dans la lingotière, on provoque dans le métal en fusion un mouvement de rotation de direction donnée autour de l'axe de coulée au moyen de champs électromagnétiques induits à l'intérieur de la barre et que, dans au moins une seconde zone de la barre située en dessous de la lingotière dans la région du refroidissement secondaire, on engendre par des moyens identiques mais indépendants un autre mouvement de rotation de direction contraire autour de l'axe. To this end, the subject of the invention is a continuous casting process which is characterized in that, in a first zone located near the free surface of the metal in the ingot mold, the molten metal is caused to rotate by direction given around the casting axis by means of electromagnetic fields induced inside the bar and that, in at least a second zone of the bar located below the ingot mold in the region of the secondary cooling, is generated by identical but independent means another rotational movement of opposite direction around the axis.

Suivant une forme d'exécution préférée, surtout pour des barres d'une section plus importante, on prévoit dans la zone du refroidissement secondaire plusieurs zones de rotation successives dont les sens rotatoires sont opposés, le sens rotatoire dans la zone la plus proche de la lingotière étant par ailleurs opposé à celui du mouvement rotatoire provoqué dans la lingotière même. According to a preferred embodiment, especially for bars of a larger section, several successive zones of rotation are provided in the secondary cooling zone, the rotary directions of which are opposite, the rotary direction in the zone closest to the ingot mold being also opposite to that of the rotary movement caused in the mold itself.

La réalisation simultanée de mouvements rotatoires de sens contraires sur pratiquement toute la longueur d'extension du noyau de métal non encore solidifié présente des avantages très importants sur le plan métallurgique. The simultaneous realization of rotary movements in opposite directions over practically the entire length of extension of the core of metal not yet solidified has very significant advantages from a metallurgical point of view.

En effet, le mouvement rotatoire dans la partie supérieure de la lingotière fait que les inclusions et les laitiers plus légers que le métal se rassemblent en grande partie dans la zone axiale, et sont refoulés vers la surface d'où ils peuvent éventuellement être enlevés, de sorte que leur concentration dans le métal solidifié sera de toute façon déjà plus réduite. Indeed, the rotary movement in the upper part of the ingot mold means that the inclusions and the slag which is lighter than the metal collects for the most part in the axial zone, and are pushed back towards the surface from where they can possibly be removed, so that their concentration in the solidified metal will in any case already be reduced.

Par le changement éventuellement répété du sens giratoire du mouvement dans les zones successives du métal non encore solidifié à l'intérieur de la barre en cours de solidification extraite de la lingotière, on crée des zones intermédiaires où la force centrifuge, qui tend à rassembler les particules de densité inférieure dans l'axe de la barre, ne joue pas et où les inclusions peuvent se répartir sur tout le volume du métal non encore solidifié, de sorte que la partie centrale de la barre devient plus homogène et restera en plus exempte de retassures. By the possibly repeated change of the direction of movement in the successive zones of the metal not yet solidified inside the bar being solidified extracted from the ingot mold, intermediate zones are created where the centrifugal force, which tends to collect the particles of lower density in the axis of the bar, does not play and where the inclusions can be distributed over the entire volume of the metal not yet solidified, so that the central part of the bar becomes more homogeneous and will also remain free of shrinkage.

Par ailleurs, les courants provoqués par les champs magnétiques sur au moins la plus grande partie de la longueur du noyau non encore solidifié réduisent la formation de la zone basaltique à gros grains au profit d'une structure à solidification plus fine. Furthermore, the currents caused by the magnetic fields over at least the greatest part of the length of the core which is not yet solidified reduce the formation of the coarse-grained basalt zone in favor of a finer solidification structure.

Les champs électromagnétiques peuvent être créés par un ou par plusieurs inducteurs s'étendant sur le pourtour de la barre en cours de solidification. Ces inducteurs peuvent être alimentés en courant polyphasé de sorte qu'il y ait création de champs électromagnétiques qui se déplacent. The electromagnetic fields can be created by one or more inductors extending around the periphery of the bar during solidification. These inductors can be supplied with polyphase current so that electromagnetic fields which move are created.

Alors que dans la zone supérieure, c'est-à-dire celle située au niveau de la lingotière, la fréquence de rotation du champ magnétique est généralement inférieure à 15 Hz pour permettre une meilleure pénétration du matériau constituant la paroi de la lingotière comprenant utilement l'inducteur dans son enceinte de refroidissement, on utilise le courant industriel à fréquence plus élevée (50 Hz) pour le brassage dans la zone de refroidissement secondaire. While in the upper zone, that is to say that located at the level of the mold, the frequency of rotation of the magnetic field is generally less than 15 Hz to allow better penetration of the material constituting the wall of the mold usefully comprising the inductor in its cooling enclosure, industrial current at higher frequency (50 Hz) is used for stirring in the secondary cooling zone.

Le mouvement du bain en tête de la lingotière peut être accentué en introduisant le métal en fusion à environ mi-rayon de la lingotière et obliquement dans la direction de la rotation engendrée par voie électromagnétique. The movement of the bath at the head of the mold can be accentuated by introducing the molten metal at about mid-radius of the mold and obliquely in the direction of the rotation generated electromagnetically.

Suivant la nuance du métal à couler et le traitement en lingotière éventuellement choisi, on aura avantage à introduire le métal en fusion en dessous du niveau du bain dans la lingotière, au moyen d'une busette dont l'orifice est immergé de façon à réduire le risque de réentraînement de laitier au sein du métal qui existe lors du déversement du jet de coulée dans le centre de rotation. Depending on the grade of the metal to be poured and the treatment in the ingot mold that may be chosen, it will be advantageous to introduce the molten metal below the level of the bath into the ingot mold, by means of a nozzle whose orifice is immersed so as to reduce the risk of slag re-entrainment within the metal which exists during the pouring of the pouring jet into the center of rotation.

Le procédé s'applique également tout aussi avantageusement The method also applies just as advantageously

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lorsque la surface du métal en lingotière reste recouverte par une couche de laitier protecteur ou une atmosphère contrôlée, créée par exemple au moyen d'un gaz liquéfié. when the surface of the metal in the ingot mold remains covered by a layer of protective slag or a controlled atmosphere, created for example by means of a liquefied gas.

Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir des lingots de The process according to the invention makes it possible to obtain ingots of

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section circulaire, carrée ou rectangulaire, avec un rapport des côtés allant jusqu'à 1/2,5. Ces lingots sont d'une qualité supérieure surtout en ce qui concerne la concentration de macro-inclusions dans la zone axiale, ainsi que la fréquence des retassures. circular, square or rectangular section, with a side ratio of up to 1 / 2.5. These ingots are of superior quality, especially with regard to the concentration of macro-inclusions in the axial zone, as well as the frequency of shrinkage.

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Claims

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1. A continuous metal casting process consisting in introducing the molten metal into a vertical bottomless ingot mold, extracting from the mold down a bar in the course of solidification and subjecting the bar to secondary cooling by spraying with water, and comprising a setting in motion of the metal core not yet solidified by electromagnetic means, characterized in that, in a first zone situated near the free surface of the metal in the ingot mold, a molten metal is caused in directional rotation movement given around the casting axis by means of electromagnetic fields induced inside the bar and that, in at least a second zone of the bar located below the mold in the region of the secondary cooling , it generates by identical but independent means another rotational movement of opposite direction around the axis.

2. Method according to claim 1, characterized in that, in the secondary cooling zone, several successively spaced zones with rotary movements having opposite gyratory directions are generated by electromagnetic means.

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3. Method according to claim 1, characterized in that, in the first zone, the frequency of rotation of the magnetic field is less than 15 Hz.

4. Method according to claim 2, characterized in that, in the second zone, the frequency of rotation of each magnetic field is of the order of 50 Hz.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the molten metal is injected at about mid-radius of the mold and obliquely in the direction of rotation.

6. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the surface of the metal in the mold is protected by a layer of slag.

7. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the surface of the metal in the mold is protected by a non-oxidizing atmosphere created by the introduction of a liquefied gas.

8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the molten metal is introduced into the mold below the surface of the bath by means of a submerged nozzle.