EP1371433A1 - Procédé de coulée de produits métallurgiques sur une installation de coulée continue comportant un répartiteur - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to the continuous casting of metals, and more particularly the continuous casting of steel, especially in the form of strips thin.
- Liquid steel is traditionally produced in a converter from liquid iron or electric furnace from scrap. Then its composition precise is set in a pocket. Finally, it is cast on a casting machine keep on going.
- the dispatcher constitutes a reserve of liquid metal which makes it possible to maintain a flow feeding the ingot mold to the desired value at all stages of casting, especially at the start and end of bag emptying, as well as during periods when a ladle change takes place. This allows the emptying of several consecutive pockets without interrupting the pouring (pouring in in sequence).
- the distributor serves as a "buffer" container between the pocket and the ingot (s).
- the first cause can to some extent be remedied by covering the distributor and blowing an inert gas such as argon under the cover, so as to make the atmosphere at the start of casting non-oxidizing.
- Non-metallic inclusions formed during filling of the distributor are mainly found in the surface layers of first tonnes of product poured.
- the product is a slab classic thick (around 200mm for example), it can be tolerable to remove these surface layers by grinding the surface of the slab or a few slabs affected by this fault.
- the object of the invention is to provide users of casting metals, especially steel, and in particular thin strip casting, an efficient and economical way to improve appreciably the cleanliness of the first tonnes poured.
- the invention relates to a process for casting products metal on a continuous casting installation with a distributor coated internally with a refractory material, characterized in that fixed metal sheets on the surface of said refractory material, prior to filling of said distributor with the liquid metal to be poured.
- At least part of the said is fixed. sheets before a distributor preheating operation.
- said sheets are fixed after a distributor preheating operation.
- Said sheets preferably have a composition corresponding to that of cast metal.
- the casting installation continuous is an installation for continuous casting of thin strips.
- the invention essentially consists in internally coat the distributor, before the start of casting, with a set of metal sheets avoiding direct contact between the first tonnes of metal spilled into the distributor and the new refractories from the distributor.
- the contacts between the liquid metal and the refractories are thus, essentially, delayed until the sheet melting This occurs preferably at a when the distributor is completely filled, with flows of metal corresponding to a steady flow regime.
- the dispatcher is coated internally by refractory materials based on oxides (lime, magnesia, alumina, mainly silica) present in variable proportions.
- oxides limestone, magnesia, alumina, mainly silica
- the choice of the composition of these refractories is dictated by considerations of refractoriness, chemical compatibility with the steel to be cast and cost. These refractories can be shaped or flowable.
- the refractory of the distributor are subsequently heated by burners to dry them and to give them a high temperature before casting, limiting losses of the liquid metal when it is introduced into the distributor.
- metal sheets are also prepared intended to cover at least most of the interior coating of the distributor.
- These sheets can be fixed separately on the bottom and the walls side of the distributor by means such as nails, staples etc. At least some of them can also be joined together before they are fixed to the refractories of the distributor.
- the sheets are fixed to the of the distributor while they are still cold.
- the distributor is sent to the preheating station, so that the flames of the burners no longer come into direct contact with refractory, but sheets.
- This can result in local sheet metal mergers at level of flame impacts. But these mergers only concern areas limited and do not call into question the essential protective capacities of sheets.
- the sheets will expand: the means must fixing take into account this expansion so as to prevent the sheets do not curl excessively. For example, if you use nails, you can allow cold clearance between the nails and the contours of the orifices made in the sheets to receive them.
- Another variant of the invention consists in installing the sheets in the distributor already preheated, at least for the most part, if we can use sheet fastening devices protected against refractory radiation of the dispatcher.
- the preheating of the sheets is then carried out by burners, or by an induction device which makes it possible to reach the desired temperature, in the range of 1100-1200 ° C, in a few minutes.
- the area surrounding each of the nozzles through which the liquid metal flows during the casting so that the distaff controlling the flow of the liquid metal by said nozzle can play its role.
- the material of the sheets is chosen so that after it has melted, the components it contains do not change the composition of the metal cast way which places it outside the composition limits for products to be flow.
- the sheets have a composition in accordance with that of said products to be poured.
- they are constituted by portions of bands which have been discarded after their casting (if one is in the case of a installation of thin strip casting) or their rolling, for example heads and coil tails.
- the thickness of the sheets is preferably chosen so that their fusion does not end until the distributor has been filled, and preferably after the start of casting, so at a time when the flows inside the dispatcher have reached their normal regime. At this time, a direct contact generalized between the molten liquid metal and the refractories is possible without cause excessive pollution of the metal. Indeed, inclusions from first metal-refractory reactions will be distributed in a metal flow in continuous flow, instead of concentrating in the metal used for the first filling the distributor as in the prior practice which the invention aims to improve.
- the invention finds, as has been said, a preferred application for installations for the direct casting of thin strips, for which, in general, distributors are relatively small, so with a surface area ratio of refractories / high enclosed metal volume.
- Steel casting is a prime example of application of the invention, but it goes without saying that this can be used for continuous casting of other metals and alloys.
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Abstract
Procédé de coulée de produits métalliques sur une installation de coulée continue comportant un répartiteur revêtu intérieurement d'un matériau réfractaire, caractérisé en ce qu'on fixe des tôles métalliques sur la surface dudit matériau réfractaire, préalablement au remplissage dudit répartiteur par le métal liquide à couler.
Description
L'invention concerne la coulée continue des métaux, et plus
particulièrement la coulée continue de l'acier, notamment sous forme de bandes
minces.
L'acier liquide est traditionnellement élaboré au convertisseur à partir
de fonte liquide ou au four électrique à partir de ferrailles. Puis sa composition
précise est réglée dans une poche. Enfin, il est coulé sur une machine de coulée
continue. Celle-ci comporte un répartiteur, qui est un récipient revêtu
intérieurement de réfractaires et recevant l'acier liquide s'écoulant par le fond de
la poche à travers un tube en réfractaire. Le métal liquide s'écoule ensuite par le
fond du répartiteur dans une ou plusieurs lingotières sans fond à parois
énergiquement refroidies, où s'initie la solidification du produit. Le répartiteur
constitue une réserve de métal liquide qui permet de conserver un débit
d'alimentation de la lingotière à la valeur désirée à tous les stades de la coulée,
notamment en début et en fin de vidange de la poche, ainsi que pendant les
périodes où a lieu un changement de poche de coulée. Cela permet de réaliser la
vidange de plusieurs poches consécutives sans interrompre la coulée (coulée en
en séquence). Autrement dit, le répartiteur sert de récipient « tampon » entre la
poche et la ou les lingotières.
Habituellement, les premières tonnes d'acier coulées, qui ont servi à
remplir le répartiteur initialement vide, présentent une propreté inclusionnaire
notablement plus médiocre que les suivantes. Cela est dû à la conjonction de
deux phénomènes :
- d'une part, le fait que lors des premiers instants du remplissage, l'acier liquide s'écoule à l'air libre, l'extrémité du tube en réfractaire n'étant pas encore immergée dans l'acier liquide ;
- d'autre part des réactions chimiques entre les éléments désoxydants contenus dans l'acier liquide et certains composants de la surface des réfractaires revêtant le répartiteur ; les inclusions issues de ces réactions se concentrent dans le métal servant au remplissage du répartiteur.
On peut dans une certaine mesure remédier à la première cause en
capotant le répartiteur et en insufflant un gaz inerte tel que de l'argon sous le
capot, de manière à rendre l'atmosphère du début de coulée non oxydante.
En revanche, on n'a pas de moyen satisfaisant pour remédier à la
deuxième cause, mis à part de revêtir le répartiteur avec des réfractaires très
résistants aux attaques chimiques, qui sont inévitablement coûteux et pas
toujours optimaux d'un point de vue thermique.
Les inclusions non-métalliques formées lors du remplissage du
répartiteur se retrouvent en grande partie dans les couches superficielles des
premières tonnes de produit coulées. Dans le cas où le produit est une brame
classique de forte épaisseur (de l'ordre de 200mm par exemple), il peut être
tolérable de supprimer ces couches superficielles par un meulage de la surface
de la brame ou des quelques brames affectées par ce défaut.
En revanche, lorsque le produit est une bande mince de quelques mm
d'épaisseur, pouvant notamment être coulée sur une installation de coulée entre
deux cylindres refroidis intérieurement et tournant en sens contraires, un tel
meulage serait absolument rédhibitoire d'un point de vue économique. ll
concernerait une surface de produit trop importante et serait donc exagérément
long, et enlèverait une quantité de matière excessive par rapport à la quantité
d'acier coulée. De plus il nécessiterait un débobinage de la bande avant ses
traitements à froid.
Le but de l'invention est de procurer aux utilisateurs de coulées
continues des métaux, notamment d'acier, et en particulier d'installations de
coulées de bandes minces, un moyen efficace et économique pour améliorer
sensiblement la propreté des premières tonnes coulées .
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de coulée de produits
métalliques sur une installation de coulée continue comportant un répartiteur
revêtu intérieurement d'un matériau réfractaire, caractérisé en ce qu'on fixe des
tôles métalliques sur la surface dudit matériau réfractaire, préalablement au
remplissage dudit répartiteur par le métal liquide à couler.
Selon une variante de l'invention, on fixe au moins une partie desdites
tôles avant une opération de préchauffage du répartiteur.
Selon une autre variante de l'invention, on fixe lesdites tôles après une
opération de préchauffage du répartiteur.
On peut réaliser un préchauffage final desdites tôles au moyen d'un
dispositif à induction.
Lesdites tôles ont de préférence une composition correspondant à
celle du métal coulé.
Dans un exemple d'application privilégié, l'installation de coulée
continue est une installation de coulée continue de bandes minces.
Comme on l'aura compris, l'invention consiste essentiellement à
revêtir intérieurement le répartiteur, avant le début de la coulée, par un ensemble
de tôles métalliques évitant un contact direct entre les premières tonnes de
métal déversées dans le répartiteur et les réfractaires neufs du répartiteur. Les
contacts entre le métal liquide et les réfractaires sont ainsi, pour l'essentiel,
retardés jusqu'à la fusion des tôles Celle-ci se produit de préférence à un
moment où le répartiteur est complètement rempli, avec des écoulements de
métal correspondant à un régime d'écoulements stables.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit.
Conformément à la pratique antérieure, le répartiteur est revêtu
intérieurement par des matériaux réfractaires à base d'oxydes (chaux, magnésie,
alumine, silice essentiellement) présents dans des proportions variables. Le choix
de la composition de ces réfractaires est dicté par des considérations de
réfractarité, de compatibilité chimique avec l'acier à couler et de coût. Ces
réfractaires peuvent être sous forme façonnée ou coulable. Puis les réfractaires
du répartiteur sont ultérieurement chauffés par des brûleurs pour les sécher et
pour leur conférer avant la coulée une température élevée limitant les pertes
thermiques du métal liquide lors de son introduction dans le répartiteur.
Selon l'invention, on prépare également des tôles métalliques
destinées à recouvrir au moins la plus grande partie du revêtement intérieur du
répartiteur.
Ces tôles peuvent être fixées séparément sur le fond et les parois
latérales du répartiteur par des moyens tels que des clous, des agrafes etc. Au
moins certaines d'entre elles peuvent aussi être assemblées les unes aux autres
avant leur fixation aux réfractaires du répartiteur.
Selon une première variante de l'invention, les tôles sont fixées sur les
réfractaires du répartiteur alors que ceux-ci sont encore froids. Après cette
fixation des tôles, le répartiteur est envoyé à la station de préchauffage, de sorte
que les flammes des brûleurs viennent au contact non plus directement des
réfractaires, mais des tôles. Il peut en résulter des fusions locales des tôles au
niveau des impacts des flammes. Mais ces fusions ne concernent que des zones
limitées et ne remettent pas en question l'essentiel des capacités protectrices des
tôles. Au cours du préchauffage, les tôles vont se dilater : il faut que les moyens
de fixation prennent en compte cette dilatation de manière à éviter que les tôles
ne se gondolent exagérément. Par exemple, si on utilise des clous, on peut
prévoir à froid un jeu important entre les clous et les contours des orifices
pratiqués dans les tôles pour les recevoir.
Une autre variante de l'invention consiste à installer les tôles dans le
répartiteur déjà préchauffé, au moins pour l'essentiel, si on peut utiliser des
dispositifs de fixation des tôles protégés contre le rayonnement des réfractaires
du répartiteur. Le préchauffage des tôles est ensuite effectué par des brûleurs, ou
par un dispositif à induction qui permet d'atteindre la température souhaitée, de
l'ordre de 1100-1200°C, en quelques minutes.
On peut aussi combiner ces deux méthodes en installant une partie
des tôles avant le début du préchauffage et le restant à une étape ultérieure.
Lors du revêtement du répartiteur par les tôles, il faut laisser libre la
zone entourant chacune des busettes par où le métal liquide s'écoule lors de la
coulée pour que la quenouille commandant l'écoulement du métal liquide par
ladite busette puisse jouer son rôle.
Le matériau des tôles est choisi de telle sorte qu'après sa fusion, les
composants qu'il renferme ne modifient pas la composition du métal coulé d'une
façon qui le place hors des limites de composition visées pour les produits à
couler. Optimalement, les tôles ont une composition conforme à celle desdits
produits à couler. Avantageusement, elles sont constituées par des portions de
bandes qui ont été rebutées après leur coulée (si on se trouve dans le cas d'une
installation de coulée de bandes minces) ou leur laminage, par exemple des têtes
et des queues de bobines.
L'épaisseur des tôles est préférentiellement choisie pour que leur
fusion ne s'achève qu'après le remplissage du répartiteur, et de préférence après
le début de la coulée, donc à un moment où les écoulements à l'intérieur du
répartiteur ont atteint leur régime normal. A ce moment, un contact, direct
généralisé entre le métal liquide coulé et les réfractaires est possible sans
entraíner une pollution trop forte du métal. En effet, les inclusions issues des
premières réactions métal-réfractaire vont se répartir dans un flux de métal en
écoulement continu, au lieu de se concentrer dans le métal servant au premier
remplissage du répartiteur comme dans la pratique antérieure que l'invention vise
à améliorer.
L'invention trouve, comme on l'a dit, une application privilégiée aux
installations de coulée directe de bandes minces, pour lesquelles, en général, les
répartiteurs sont de relativement petite taille, donc avec un rapport surface de
réfractaires/volume de métal renfermé élevé.
La coulée d'acier est un exemple privilégié d'application de l'invention,
mais il va de soi que celle-ci peut être utilisée pour la coulée continue d'autres
métaux et alliages.
Claims (6)
- Procédé de coulée de produits métalliques sur une installation de coulée continue comportant un répartiteur revêtu intérieurement d'un matériau réfractaire, caractérisé en ce qu'on fixe des tôles métalliques sur la surface dudit matériau réfractaire, préalablement au remplissage dudit répartiteur par le métal liquide à couler.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe au moins une partie desdites tôles avant une opération de préchauffage du répartiteur.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe lesdites tôles après une opération de préchauffage du répartiteur.
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise un préchauffage final desdites tôles au moyen d'un dispositif à induction.
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites tôles ont une composition correspondant à celle du métal coulé.
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'installation de coulée continue est une installation de coulée continue de bandes minces.
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