EP1330322A1 - Procede et dispositif pour couler en continu de l'acier liquide - Google Patents

Procede et dispositif pour couler en continu de l'acier liquide

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EP1330322A1
EP1330322A1 EP01971525A EP01971525A EP1330322A1 EP 1330322 A1 EP1330322 A1 EP 1330322A1 EP 01971525 A EP01971525 A EP 01971525A EP 01971525 A EP01971525 A EP 01971525A EP 1330322 A1 EP1330322 A1 EP 1330322A1
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EP
European Patent Office
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dome
steel
nozzle
liquid
nozzle according
Prior art date
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EP01971525A
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German (de)
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EP1330322B1 (fr
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Paul Naveau
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Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Original Assignee
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
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Publication date
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Publication of EP1330322B1 publication Critical patent/EP1330322B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/112—Treating the molten metal by accelerated cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/58—Pouring-nozzles with gas injecting means

Definitions

  • the present invention relates to a new continuous steel casting device, making it possible to obtain an end product of mixed chemical composition, namely comprising on the one hand the base steel, and on the other hand, the 'base steel alloyed with elements added during casting.
  • the invention also relates to the method implemented by the device.
  • continuous steel casting essentially consists in supplying with molten steel coming from a distributor or tundish basket, a cooled mold made of copper or copper alloy, called a continuous casting ingot mold, the latter being open at its lower end, and extracting it. through this opening, a partially solidified continuous ingot.
  • the molten steel is introduced into the ingot mold by means of at least one nozzle, that is to say a generally tubular element disposed between the distributor basket and the ingot mold.
  • the lower end of the nozzle - is usually provided with one or two outlet openings located in the axis of the nozzle or laterally, and opens under the upper level of liquid steel present in the mold.
  • nozzles intended to obtain better cooling of the superheated liquid steel coming from the distributor basket.
  • the goal is to obtain pasty steel at the entrance to the mold.
  • These nozzles may in particular have a heat exchanger consisting of a water-cooled copper tube or else a deflector or dome. This has the role of forcing the superheated steel to flow in a thin layer along the walls of the nozzle, which makes it possible to significantly increase the heat exchange surface.
  • This technique is called hollow jet casting.
  • an inert gas such as argon
  • an inert gas is often injected at the inlet of the molten steel into the nozzle in order to avoid oxidation of the steel and to prevent clogging. accidental, in particular by formation of alumina.
  • the technique of hollow jet casting makes it possible in particular to reduce the risk of clogging of the gas supply, compared to the case where the intake orifice thereof is directly in contact with the liquid steel introduced into the nozzle.
  • the inert gas such as argon for example
  • inject a certain quantity of finely divided material into the hollow jet using as a vector a non-oxidizing gas at slight pressure compared to atmospheric pressure, in order to prevent any entry of air.
  • This material is for example an alloy metal or a ceramic. The goal is to obtain, as the case may be, a metal alloy or a composite.
  • such a technique can be used for example: to increase the quality of the surface treatment of products.
  • galvanization for example, it is desirable to reduce the silicon content near the surface of the slabs, in order to improve the galvanizability of the rolled products; - to improve the flowability, for example in the case of peritectic steels, whose carbon content is of the order of 0.1 - 0.15%, particularly difficult to pour, where it is desired to modify the carbon content, proximity to the surface; - for pouring products whose mechanical properties vary along their thickness, such as for example a high surface resistance and a high core ductility.
  • the present invention aims to provide a device and an associated method of continuous steel casting for obtaining products with mixed chemical composition, not having the drawbacks of the state of the art.
  • the invention proposes a new method allowing the use of an existing continuous casting installation, comprising a single specific nozzle.
  • the present invention relates to a continuous casting nozzle, intended for the flow of steel from a distribution basket in an ingot mold; said nozzle comprising mainly, if it is described in a vertical position and considered in the direction of progression of the molten steel from top to bottom, a vertical duct, terminated by an upper base having an inlet orifice for the liquid steel to .
  • said conduit comprising in its upper part a distributor member disposed substantially at the entrance to said vertical conduit and comprising a dome making it possible to deflect the metal entering the nozzle; said nozzle also comprising means for injecting gaseous, liquid or solid material finely divided under said dome in an internal zone; characterized in that the dome of said distributor member is provided with means allowing the separation of the liquid steel into two jets, which penetrate separately into the mold.
  • the dome of said distributor member has at least four passages which are interconnected so as to split the flow of the molten steel into two separate jets, flowing respectively via a so-called internal zone and a so-called external zone towards the ingot mold. .
  • the external zone opens towards the ingot mold by means of at least two lateral orifices and the internal zone opens towards the ingot mold by means of at least one first orifice.
  • the liquid metal passing under the dome in the zone where finely divided gas, liquid or solid material is injected is channeled into the internal zone and flows into the ingot mold via the first opening (s).
  • the liquid metal passing under the dome in the zone where finely divided gas, liquid or solid material is injected is channeled into the external zone and flows into the ingot mold via the side holes.
  • a preferred embodiment of the invention relates to a nozzle, intended for the flow of steel from a distribution basket in an ingot mold.
  • the nozzle mainly comprises, if it is described in a vertical position and considered in the direction of progression of the liquid steel from top to bottom, a vertical duct, terminated by an upper base having an inlet orifice for the liquid steel to from the distribution basket and a lower base having a first outlet orifice.
  • the conduit has in its upper part a distributor member, disposed substantially at the entrance to said vertical conduit and comprising a dome making it possible to deflect the metal entering the nozzle, as well as a vertical wall ending the dome downwards and extending to the lower base of said duct, said vertical wall having at least two lateral outlet orifices, the distributor member dividing the vertical duct into two physically separate zones, a so-called internal zone and a so-called external zone.
  • the nozzle also comprises means for injecting gaseous, liquid or solid material finely divided under said dome in the so-called internal zone.
  • the nozzle is characterized in that the dome of said distributor member is provided with means allowing the separation of the liquid steel into two jets, a jet flowing in the so-called internal zone and entering the ingot mold by said first orifice and a jet flowing in the so-called external zone and entering the ingot mold through the lateral orifices.
  • the vertical duct is of cylindrical shape, with circular or oval section.
  • the liquid metal constituting the jet in which an injection is made under the dome consists of a mixture of base steel and injected material under the dome.
  • the chemical composition of the metal obtained after having operated an injection under the dome is different from the chemical composition of the base steel.
  • the finely divided solid material injected under the dome is suspended in a non-oxidizing gas.
  • the finely divided solid material injected under the dome has a particle size of less than 2000 ⁇ m.
  • the particle size of said finely divided material is between 100 and 300 ⁇ m.
  • the two jets have different flow rates.
  • the flow rate of liquid metal poured for the flat products is between 1.5 and 6 tonnes per minute.
  • the throughput is between 0.3 and 0.5 tonnes per minute.
  • the vertical pipe is provided with means for regulating the temperature of the liquid metal flowing via said pipe.
  • the means for regulating the temperature of the liquid metal flowing in the part situated before the distributor element comprising the dome are distinct from the means for regulating the temperature of the liquid metal flowing in the part situated after the aforementioned dome.
  • the nozzle of the invention is part of a continuous steel casting installation, preferably in the form of long or flat products, comprising a distributor basket provided with an outlet orifice and a device for regulating flow, and an ingot mold.
  • the nozzle then allows the casting of a steel of mixed composition in the ingot mold from the molten base steel of the distributor basket.
  • Another aspect of the present invention relates to a new process for the continuous casting of steel, preferably in the form of flat or long products, comprising the following steps: - casting of a molten base steel from a distributor basket by a outlet orifice provided with a flow regulating member in a nozzle comprising a member distributor having a dome and a vertical wall separating the nozzle into an internal zone and an external zone;
  • the present invention has the following advantages over the prior art: - obtaining in continuous casting a steel of mixed chemical composition, using a single nozzle compatible with the casting installation; simplification compared to a complicated installation, and therefore very expensive, but theoretically feasible ' industrially, comprising at least two nozzles and / or two distribution baskets; - feasibility of continuously casting a range of steel or metallurgical products, said to have high added value, such as coated products
  • FIG. 1 schematically represents, in an elevation view, a continuous steel casting installation, using a nozzle according to the present invention.
  • FIG. 2 schematically represents, in a plan view, a tundish distributor incorporated in a nozzle according to the present invention.
  • Figure 1 shows a casting device according to a particular embodiment of the invention, mounted between a continuous casting mold 1 and a casting ladle or a casting distributor basket 2 comprising an outlet duct 3.
  • the outlet duct 3 is fitted with a flow regulator, such as a stopper 4 or a sliding drawer.
  • the nozzle 5 can be for example provided with a copper heat exchanger, provided with a water cooling system.
  • the upper base of the cylinder is in contact with the conduit 3. This base is provided with an orifice corresponding to the lower orifice of the conduit.
  • the nozzle 5 has at its lower part three communication openings allowing the passage of the steel towards the ingot mold: two lateral openings 8 and a hearing 9 located in the lower base of the duct 5.
  • a dome-shaped distributor member 6 At the upper end of the nozzle 5 is disposed a dome-shaped distributor member 6, the upper surface of which is in a slight slope, preferably greater than 10 ° relative to the horizontal.
  • the dome 6 is fixed by means not shown to the conduit 5.
  • An injection device 7 is located so as to introduce under the dome 6, a gas, a liquid or finely divided solid particles or powder, possibly using in the latter case a non-oxidizing gas as a vector.
  • the dome 6 has a side wall 10, preferably vertical and cylindrical, extending to the bottom of the nozzle 5. This side wall makes it possible to isolate a so-called interior part 11 of the conduit 5 from another so-called exterior part 12 from the same duct 5.
  • FIG. 2 very schematically shows in plan an embodiment of a distributor dome 6 comprising four passages for the molten metal, communicating two by two.
  • the four passages are each associated with an opening in the dome 6.
  • Two openings 13 are delimited by cutting the dome between the latter and the inner wall of the nozzle 5.
  • the other two openings 14 are for example made more centrally at the surface of the dome 6, and communicate under this surface by a common collection pipe 11, itself opening downstream of the nozzle.
  • the dome 6 makes it possible to separate the metal jet A coming from the distributor basket 2 through the conduit 3 into two separate jets, of substantially equal importance, physically separated from each other: a first metal jet B which flows in the center 11 of the nozzle 5 and a second jet of metal C which flows in the space 12, possibly along the inner side wall of the conduit 5 ( Figure 1).
  • the injection device 7 makes it possible to introduce into the metal jet B an additional constituent such as alloy metal, gas or ceramic and thus to modify its composition with respect to the base metal.
  • the metal B flows from the nozzle 5 into the central part of the ingot mold 1, through the opening 9.
  • the metal C flows from the nozzle 5 through the side vents 8. As it solidifies, the metal C will find distributed across the walls of the ingot mold whereas metal B, of modified chemical composition, will be found rather at heart in the solidified mass. '
  • the material injected by the device 7 under the dome 6 can be in the gas, liquid or solid phase. In the latter case, the material is in the form of powder or finely divided particles.
  • the size of the particles injected is less than 2 mm, and most often between 100 and 300 ⁇ m.
  • the process according to the invention can be used both in the continuous casting of flat products, such as slabs, and in that of long products, such as rounds, squares, wires, etc.
  • the variation in chemical composition obtained on the section of the product can be preserved during direct rolling.
  • Such steels are therefore perfectly suitable for galvanizing, for example by the fact that the outer layer is of modified composition relative to the core of the product and promotes easy attachment of the zinc coating layer, in particular by reducing in silicon concentration skin.
  • the steel may for example contain copper (CORTEN steel), continuously, in order to avoid problems of surface corrosion. This avoids the use of stainless steel, which is very expensive.
  • the steel flow rates in the ingot mold meet standard industrial standards in the steel industry.
  • the flow rate is between 1.5 and 6 tonnes / min and for long products, between 0.3 and 0.5 tonnes / min.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR COULER EN CONTINU DE L'ACIER LIQUIDE
Objet de l'invention
La présente invention se rapporte à un nouveau dispositif de coulée de l'acier en continu, permettant d'obtenir un produit final de composition chimique mixte, à savoir comportant d'une part l'acier de base, et d'autre part, l'acier de base allié à des éléments ajoutés lors de la coulée.
L'invention se rapporte également au procédé mis en oeuvre par le dispositif.
Etat de la technique
La technique de coulée continue d'acier est bien connue. Elle consiste essentiellement à alimenter avec de l'acier en fusion provenant d'un panier répartiteur ou tundish, un moule refroidi en cuivre ou alliage de cuivre, appelé lingotière de coulée continue, cette dernière étant ouverte à son extrémité inférieure, et à en extraire par cette ouverture un lingot continu partiellement solidifié.
En général,- l'acier en fusion est introduit dans la lingotière au moyen d'au moins une busette, c'est-à-dire un élément généralement tubulaire disposé entre le panier répartiteur et la lingotière. L'extrémité inférieure de la busette - est pourvue habituellement d'un ou deux orifices de sortie sis dans l'axe de la busette ou latéralement, et débouche sous le niveau supérieur d'acier liquide présent dans la lingotière.
On connaît également des busettes destinées à obtenir un meilleur refroidissement de l'acier liquide surchauffé en provenance du panier répartiteur. Le but est d'obtenir de l'acier pâteux à l'entrée de la lingotière. Ces busettes peuvent présenter notamment un échangeur de chaleur constitué d'un tube en cuivre refroidi à eau ou encore un déflecteur ou dôme. Celui-ci a pour rôle de forcer l'acier surchauffé à ruisseler en une couche mince le long des parois de la busette, ce qui permet d'augmenter notablement la surface d'échange thermique. Cette technique porte le nom de coulée en jet creux.
En outre, on effectue souvent une injection de gaz inerte, tel que l'argon, au niveau de l'entrée de l'acier en fusion dans la busette en vue d'éviter l'oxydation de l'acier et de prévenir le bouchage accidentel, notamment par formation d'alumine. La technique de coulée en jet creux permet notamment de réduire le risque de bouchage de l'alimentation en gaz, par rapport au cas où l'orifice d'admission de celui-ci est directement en contact avec l'acier liquide introduit dans la busette. Ainsi, il est connu d'injecter le gaz inerte, tel que l'argon par exemple, à l'intérieur du jet creux. On peut également injecter dans le jet creux une certaine quantité de matière finement divisée, en utilisant comme vecteur un gaz non oxydant en légère surpression par rapport à la pression atmosphérique, afin d'empêcher toute entrée d'air. Cette matière est par exemple un métal d'alliage ou une céramique. Le but est d'obtenir, selon le cas, un alliage métallique ou un composite.
Actuellement, la coulée continue de produits à base d'acier de composition chimique mixte ou bi-composants suscite un très grand intérêt dans un très grand nombre d'applications spécifiques, aussi bien pour les produits longs que les produits plats. Le terme bi-composants désigne des produits dont la composition chimique de l'acier est différente selon l'endroit du produit investigué, par exemple différente en peau par rapport au cœur.
En particulier, une telle technique est susceptible d'être utilisée par exemple : pour augmenter la qualité du traitement de surface des produits. Dans le cas de la galvanisation par exemple, il est souhaitable de réduire la teneur en silicium à proximité de la surface des brames, afin d'améliorer l'aptitude à la galvanisation des produits laminés ; - pour améliorer la coulabilité, par exemple dans le cas des aciers péritectiques, dont le contenu en carbone est de l'ordre de 0,1 - 0,15 %, particulièrement difficiles à couler, où on souhaite modifier la teneur en carbone, à proximité de la surface ; - pour couler des produits dont les propriétés mécaniques varient le long de leur épaisseur, comme par exemple une haute résistance de surface et une grande ductilité à cœur.
Dans le domaine de la fonderie proprement dite, on connaît des procédés permettant de réaliser des pièces métalliques, en particulier en acier, à composition chimique mixte, telles que cylindres de laminoir, pièces d'usure, etc.
Il n'existe cependant pas, dans l'état de la technique, de dispositif simple permettant de réaliser en coulée continue des aciers à composition mixte. On connaît l'utilisation d'au moins deux répartiteurs en parallèle, chacun étant muni d'une busette propre et intervenant simultanément pour couler dans la même lingotière, des aciers de composition mixte. Toutefois, une telle installation s'avère industriellement très compl'rquée et donc très coûteuse. Une autre possibilité a été imaginée, pour l'obtention d'un acier bi-composants, à savoir l'introduction d'une tôle métallique dans le lingot en cours de coulée, ce qui s'avère encore une fois très peu pratique.
Buts de l'invention
La présente invention vise à fournir un dispositif et un procédé associé de coulée continue d'acier pour l'obtention de produits à composition chimique mixte, ne présentant pas les inconvénients de l'état de la technique.
En particulier, l'invention propose un nouveau procédé permettant l'utilisation d'une installation existante de coulée continue, comportant une seule busette spécifique.
Principaux éléments caractéristiques de l'invention La présente invention se rapporte à une busette de coulée continue, destinée à l'écoulement d'acier à partir d'un panier répartiteur dans une lingotière ; ladite busette comprenant principalement, si elle est décrite en position verticale et considérée dans le sens de progression de l'acier liquidé de haut en bas, un conduit vertical, terminé par une base supérieure présentant un orifice d'entrée de l'acier liquide à. partir du panier répartiteur et une base inférieure présentant au moins un orifice de sortie ; ledit conduit comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur disposé sensiblement à l'entrée dudit conduit vertical et comprenant un dôme permettant de dévier le métal entrant dans la busette ; ladite busette comprenant également des moyens d'injection de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée sous ledit dôme dans une zone interne ; caractérisée en ce que le dôme dudit organe répartiteur est pourvu de moyens permettant la séparation de l'acier liquide en deux jets, lesquels pénètrent séparément dans la lingotière.
Avantageusement, le dôme dudit organe répartiteur présente au moins quatre passages qui sont interconnectés de manière à fractionner l'écoulement de l'acier en fusion en deux jets séparés, s'écoulant respectivement via une zone dite interne et une zone dite externe vers la lingotière.
De préférence, la zone externe débouche vers la lingotière au moyen d'au moins deux orifices latéraux et la zone interne débouche vers la lingotière au moyen d'au moins un premier orifice. Selon une première forme d'exécution de l'invention, le métal liquide passant sous le dôme dans la zone où l'on effectue des injections de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée est canalisé dans la zone interne et s'écoule dans la lingotière via le ou les premiers orifices.
Selon une deuxième forme d'exécution de l'invention, le métal liquide passant sous le dôme dans la zone où l'on effectue des injections de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée est canalisé dans la zone externe et s'écoule dans la lingotière via les orifices latéraux.
Une modalité de réalisation préférentielle de l'invention concerne une busette, destinée à l'écoulement d'acier à partir d'un panier répartiteur dans une lingotière. La busette comprend principalement, si elle est décrite en position verticale et considérée dans le sens de progression de l'acier liquide de haut en bas, un conduit vertical, terminé par une base supérieure présentant un orifice d'entrée de l'acier liquide à partir du panier répartiteur et une base inférieure présentant un premier orifice de sortie. De plus, le conduit présente dans sa partie supérieure un organe répartiteur, disposé sensiblement à l'entrée dudit conduit vertical et comprenant un dôme permettant de dévier le métal entrant dans la busette, ainsi qu'une paroi verticale terminant le dôme vers le bas et s'étendant jusqu'à la base inférieure dudit conduit, ladite paroi verticale présentant au moins deux orifices de sortie latéraux, l'organe répartiteur divisant le conduit vertical en deux zones physiquement séparées, une zone dite interne et une zone dite externe. La busette comprend également des moyens d'injection de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée sous ledit dôme dans la zone dite interne. La busette est caractérisée par le fait que le dôme dudit organe répartiteur est pourvu de moyens permettant la séparation de l'acier liquide en deux jets, un jet s'écoulant dans la zone dite interne et pénétrant dans la lingotière par ledit premier orifice et un jet s'écoulant dans la zone dite externe et pénétrant dans la lingotière par les orifices latéraux.
Préférentiellement, le conduit vertical est de forme cylindrique, à section circulaire ou ovale.
Toujours selon l'invention, le métal liquide constituant le jet dans lequel est opéré une injection sous le dôme consiste en un mélange d'acier de base et de matière injectée sous le dôme. En outre, la composition chimique du métal obtenu après avoir opéré une injection sous le dôme est différente de la composition chimique de l'acier de base.
Avantageusement, la matière solide finement divisée injectée sous le dôme est en suspension dans un gaz non oxydant.
Avantageusement, la matière solide finement divisée injectée sous le dôme présente une granulométrie inférieure à 2000 μm.
De manière particulièrement avantageuse, la granulométrie de ladite matière finement divisée est comprise entre 100 et 300 μm.
Suivant une modalité de réalisation particulière, les deux jets sont de débits différents.
Conformément à la présente invention, le débit de métal liquide coulé pour les produits plats est compris entre 1 ,5 et 6 tonnes par minute. Pour les produits longs, le débit est compris entre 0,3 et 0,5 tonne par minute.
Avantageusement, le conduit vertical est doté de moyens pour réguler la température du métal liquide s'écoulant via ledit conduit. Toutefois, selon l'invention, les moyens régulateurs de la température du métal liquide s'écoulant dans la partie située avant l'élément répartiteur comprenant le dôme sont distincts des moyens régulateurs de la température du métal liquide s'écoulant dans la partie située après le dôme précité.
En service, la busette de l'invention fait partie d'une installation de coulée continue d'acier, de préférence sous forme de produits longs ou plats, comprenant un panier répartiteur muni d'un orifice de sortie et d'un dispositif régulateur de débit, et une lingotière. La busette permet alors la coulée d'un acier de composition mixte dans la lingotière à partir de l'acier de base en fusion du panier répartiteur.
Un autre aspect de la présente invention concerne un nouveau procédé de coulée continue d'acier, de préférence sous forme de produits plats ou longs, comprenant les étapes suivantes : - coulée d'un acier de base en fusion d'un panier répartiteur par un orifice de sortie muni d'un organe régulateur de débit dans une busette comportant un organe répartiteur présentant un dôme et une paroi verticale séparant la busette en une zone interne et une zone externe ;
- séparation de l'acier de base dans l'organe répartiteur en un jet interne et un jet externe ; - injection de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée sous ledit dôme dans la zone interne et mélange de ladite matière à l'acier de base pour former un acier de composition chimique différente de l'acier de base ;
- écoulement du jet d'acier de base par des ouïes latérales de la busette et solidification dudit jet le long des parois de la lingotière ; - écoulement du jet d'acier de composition chimique différente par une ouïe inférieure de la busette et solidification dudit jet à cœur dans la lingotière.
La présente invention présente les avantages suivants par rapport à l'état de la technique : - obtention en coulée continue d'un acier à composition chimique mixte, en utilisant une seule busette compatible avec l'installation de coulée ; simplification par rapport à une installation compliquée, et donc fort coûteuse, mais théoriquement réalisable 'industriellement, comportant au moins deux busettes et/ou deux paniers répartiteurs ; - faisabilité de la coulée en continu d'une gamme de produits sidérurgiques ou métallurgiques, dits à haute valeur ajoutée, tels que les produits revêtus
(galvanisés, plastifiés, etc.).
Brève description des figures La figure 1 représente schématiquement, par une vue en élévation, une installation de coulée continue d'acier, utilisant une busette selon la présente invention. La figure 2 représente schématiquement, par une vue en plan, un répartiteur de coulée incorporé dans une busette selon la présente invention.
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention
La figure 1 montre un dispositif de coulée selon une modalité particulière de l'invention, monté entre une lingotière de coulée continue 1 et une poche de coulée ou un panier répartiteur de coulée 2 comportant un conduit de sortie 3. Le conduit de sortie 3 est muni d'un régulateur de débit, telle qu'une quenouille 4 ou un tiroir coulissant. Une busette 5, ayant essentiellement la forme d'un cylindre, éventuellement de section ovale, fixée au panier répartiteur, est montée sur la lingotière 1. La busette 5 peut être par exemple pourvue d'un échangeur de chaleur en cuivre, muni d'un système de refroidissement à eau. La base supérieure du cylindre est en contact avec le conduit 3. Cette base est pourvu d'un orifice correspondant à l'orifice inférieur du conduit. La busette 5 comporte à sa partie inférieure trois ouïes de communication permettant le passage de l'acier vers la lingotière : deux ouïes latérales 8 et une ouïe 9 située dans la base inférieure du conduit 5. A l'extrémité supérieure de la busette 5 est disposé un organe répartiteur en forme de dôme 6, dont la surface supérieure est en légère pente, de préférence supérieure à 10° par rapport à l'horizontale. Le dôme 6 est fixé par des moyens non représentés au conduit 5. Un dispositif d'injection 7 est situé de manière à introduire sous le dôme 6, un gaz, un liquide ou des particules solides finement divisées ou en poudre, en utilisant éventuellement dans ce dernier cas un gaz non oxydant comme vecteur. Le dôme 6 comporte une paroi latérale 10, de préférence verticale et cylindrique, s'étendant jusqu'au fond de la busette 5. Cette paroi latérale permet d'isoler une partie dite intérieure 11 du conduit 5 d'une autre partie dite extérieure 12 du même conduit 5.
La figure 2 représente en plan de façon très schématique une modalité de réalisation d'un dôme répartiteur 6 comprenant quatre passages pour le métal en fusion, communiquant deux à deux. Les quatre passages sont associés chacun à une ouverture dans le dôme 6. Deux ouvertures 13 sont délimitées par découpe du dôme entre celui-ci et la paroi intérieure de la busette 5. Les deux autres ouvertures 14 sont par exemple pratiquées plus au centre à la surface du dôme 6, et communiquent sous cette surface par une tubulure de collecte commune 11 , elle-même débouchant vers l'aval de la busette. Ainsi le dôme 6 permet de séparer le jet de métal A venant du panier répartiteur 2 à travers le conduit 3 en deux jets distincts, d'importance sensiblement égale, séparés physiquement l'un de l'autre : un premier jet de métal B qui s'écoule au centre 11 de la busette 5 et un deuxième jet de métal C qui s'écoule dans l'espace 12, éventuellement le long de la paroi latérale intérieure du conduit 5 (Figure 1).
Le dispositif d'injection 7 permet d'introduire dans le jet de métal B un constituant additionnel tel que métal d'alliage, gaz ou céramique et d'en modifier ainsi la composition par rapport au métal de base. Le métal B s'écoule de la busette 5 dans la partie centrale de la lingotière 1 , par l'ouïe 9. Le métal C s'écoule de la busette 5 par les ouïes latérales 8. En se solidifiant, le métal C va se trouver réparti sur les parois de la lingotière alors que le métal B, de composition chimique modifiée, se trouvera plutôt à cœur dans la masse solidifiée. '
La matière injectée par le dispositif 7 sous le dôme 6 peut être en phase gazeuse, liquide ou solide. Dans ce dernier cas, la matière se présente sous forme de poudre ou de particules finement divisées. La taille des particules injectées est inférieure à 2 mm, et le plus souvent comprise entre 100 et 300 μm.
Le procédé selon l'invention peut être utilisé aussi bien dans la coulée continue de produits plats, tels que brames, que dans celle de produits longs, tels que ronds, carrés, fils, etc.
En particulier, dans le cas des produits plats, la variation de composition chimique obtenue sur la section du produit peut être conservée lors du laminage direct. De tels aciers sont dès lors parfaitement aptes à la galvanisation, par exemple de par le fait que la couche extérieure est de composition modifiée par rapport au cœur du produit et favorise un accrochage aisé de la couche de revêtement en zinc, notamment de par la diminution en peau de la concentration en silicium. Dans le cas des produits longs, l'acier peut par exemple contenir du cuivre (acier CORTEN), de manière continue, afin d'éviter les problèmes de corrosion de surface. On peut ainsi éviter le recours à l'acier inoxydable, qui coûte très cher.
Dans le procédé selon l'invention, les débits d'acier dans la lingotière répondent aux normes industrielles standard en sidérurgie. En particulier, pour les produits plats, le débit est compris entre 1 ,5 et 6 tonnes / min et pour les produits longs, entre 0,3 et 0,5 tonnes / min.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Busette de coulée continue (5), destinée à l'écoulement d'acier (A) à partir d'un panier répartiteur (2) dans une lingotière (1) ; ladite busette comprenant principalement, si elle est décrite en position verticale et considérée dans le sens de progression de l'acier liquide de haut en bas, un conduit vertical (5), terminé par une base supérieure présentant un orifice d'entrée de l'acier liquide (A) à partir du panier répartiteur (2) et une base inférieure présentant au moins un orifice de sortie ; ledit conduit (5) comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur disposé sensiblement à l'entrée dudit conduit vertical (5) et comprenant un dôme (6) permettant de dévier le métal (A) entrant dans la busette ; ladite busette comprenant également des moyens d'injection de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée sous ledit dôme (6) dans une zone interne (11) ; caractérisée en ce que le dôme (6) dudit organe répartiteur est pourvu de moyens permettant la séparation de l'acier liquide en deux jets (B,C), lesquels pénètrent séparément dans la lingotière (1).
2 . Busette selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le dôme (6) dudit organe répartiteur présente au moins quatre passages et en ce que lesdits passages sont interconnectés de manière à fractionner l'écoulement de l'acier en fusion (A) en deux jets séparés (B,C), s'écoulant respectivement via une zone dite interne (11) et une zone dite externe (12) vers la lingotière (1).
3 . Busette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la zone externe (12) débouche vers la lingotière (1) au moyen d'au moins deux orifices latéraux (8) et en ce que la zone interne (11) débouche vers la lingotière au moyen d'au moins un orifice (9).
4 . Busette selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le métal liquide passant sous le dôme dans la zone où l'on effectue des injections de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée est canalisé dans la zone interne (11) et s'écoule dans la lingotière (1) via le ou les orifices (9).
5 . Busette selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le métal liquide passant sous le dôme dans la zone où l'on effectue des injections de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée est canalisé dans la zone externe (12) et s'écoule dans la lingotière (1) via les orifices (8).
6 . Busette selon l'une quelconque des revendications' 1 à 5, destinée à l'écoulement d'acier (A) à partir d'un panier répartiteur (2) dans une lingotière (1) ; ladite busette comprenant principalement, si elle est décrite en position verticale et considérée dans le sens de progression de l'acier liquide de haut en bas, un conduit vertical (5), terminé par une base supérieure présentant un orifice d'entrée de l'acier liquide (A) à partir du panier répartiteur (2) et une base inférieure présentant un premier orifice de sortie (9) ; ledit conduit (5) comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur disposé sensiblement à l'entrée dudit conduit vertical (5) et comprenant un dôme (6) permettant de dévier le métal (A) entrant dans la busette, ainsi qu'une paroi verticale (10) terminant le dôme (6) vers le bas et s'étendant jusqu'à la base inférieure dudit conduit (5), ladite paroi verticale (5) présentant au moins deux orifices de sortie latéraux (8), l'organe répartiteur divisant le conduit vertical (5) en deux zones physiquement séparées, une zone dite interne (11) et une zone dite externe (12) ; ladite busette comprenant également des moyens d'injection de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée sous ledit dôme (6) dans la zone dite interne (11) ; caractérisée en ce que le dôme (6) dudit organe répartiteur est pourvu de moyens permettant la séparation de l'acier liquide en deux jets (B,C), un jet (B) s'écoulant dans la zone dite interne (11) et pénétrant dans la lingotière (1) par ledit premier orifice (9) et un jet s'écoulant dans la zone dite externe (12) et pénétrant dans la lingotière (1) par les orifices latéraux (8).
7 . Busette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit vertical (5) est de forme cylindrique, à section circulaire ou ovale.
8 . Busette selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le métal liquide constituant le jet dans lequel est opéré une injection sous le dôme (6) consiste en un mélange d'acier de base et de matière injectée sous le dôme (6).
9. Busette selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la composition chimique du métal obtenu après avoir opéré une injection sous le dôme (6) est différente de la composition chimique de I' acier de base (A).
10 . Busette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite matière solide finement divisée injectée sous le dôme (6) est en suspension dans un gaz non oxydant.
11 . Busette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée 'en ce que ladite matière solide finement divisée injectée sous le dôme (6) présente une granulométrie inférieure à 2000 μm.
12 . μBusette selon la revendication 11 , caractérisée en ce que la granulométrie de ladite matière finement divisée est comprise entre 100 et 300 μm.
13 . Busette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux jets (B,C) sont de débits différents.
14 . Busette selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le débit de métal liquide coulé pour les produits plats est compris entre 1 ,5 et 6 tonnes par minute.
15 . Busette selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le débit de métal liquide coulé pour les produits longs est compris entre 0,3 et 0,5 tonne par minute.
16 . Busette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit vertical (5) est doté de moyens pour réguler la température du métal liquide (A) s'écoulant via ledit conduit.
17 . Busette selon la revendication 16, caractérisée en ce que les moyens régulateurs de la température du métal liquide s'écoulant dans la partie située avant l'élément répartiteur comprenant le dôme (6) sont distincts des moyens régulateurs de la température du métal liquide s'écoulant dans la partie située après ledit dôme (6).
18 . Installation de coulée continue d'acier, de préférence sous forme de produits longs ou plats, comprenant un panier répartiteur muni d'un orifice de sortie et d'un dispositif régulateur de débit, d'une lingotière et d'une busette selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, ladite busette permettant la coulée d'un acier de composition mixte dans la lingotière à partir de l'acier de base en fusion du panier répartiteur.
19. Procédé de coulée continue d'acier, de préférence sous forme de produits plats ou longs, comprenant les étapes suivantes : coulée d'un acier de base en fusion d'un panier répartiteur par un orifice de sortie muni d'un organe régulateur de débit dans une Busette comportant un organe répartiteur présentant un dôme et une paroi verticale séparant la busette en une zone interne et une zone externe ; - séparation de l'acier de base dans l'organe répartiteur en un jet interne et un jet externe ;
- injection de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée sous ledit dôme dans la zone interne et mélange de ladite matière à l'acier de base pour former un acier de composition chimique différente de l'acier de base; - écoulement du jet d'acier de base par des ouïes latérales de la busette et solidification dudit jet le long des parois de la lingotière ;
- écoulement du jet d'acier de composition chimique différente par une ouïe inférieure de la busette et solidification dudit jet à cœur dans la lingotière.
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