FR2471236A1

FR2471236A1 - Flux for continuous casting of steel - consists of refractory metal oxide, fluxing agent, and cellulosic material

Info

Publication number: FR2471236A1
Application number: FR8025444A
Authority: FR
Inventors: John Phillips Royston; Tarek El Gammal
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1981-06-19
Also published as: IT1129387B; IT8068822A0; CA1136528A; JPS5689372A; FR2471236B1; SE445432B; BR8007781A; DE3045021A1; SE8008292L

Abstract

Flux comprises (1) a sintered or fused composition comprising a refractory metal oxide and a fluxing agent and (2) cellulosic material. The cellulosic material is pref. in an amount of 1 to 10% by wt. The cellulosic material is pref. wood flour, comminuted willow waste, crushed and dried bagasse or crushed and dried Norfolk reed. More pref. the cellulosic material is crushed and dried bagasse from which most of the fibre has been removed. The refractory oxide is pref. calcium oxide more pref. together with alumina and the fluxing agent is pref. silica, pref. together with another fluxing agent such as fluoride. No clinker forms during melting down in use.

Description

La présente invention concerne les flux destinés à la coulée des métaux et en particulier à la coulée des métaux ferreux, par exemple l'acier, surtout lors de la coulée continue de l'acier. The present invention relates to flows intended for the casting of metals and in particular for the casting of ferrous metals, for example steel, especially during the continuous casting of steel.

Pendant la coulée continue de l'acier, on applique habituellement un flux en poudre, parfois appelée "poudre de coulée" à la face supérieure de l'acier fondu dans la lingotière. Le flux assure la lubrification entre les parois de la lingotière et la couche adjacente solidifiée d'acier, il réduit les pertes de chaleur vers le haut, par la face supérieure de l'acier placé dans la lingotière, il protège la surface contre l'oxydation et il peut retirer des impuretés de l'acier. During the continuous casting of steel, a flow of powder is usually applied, sometimes called "casting powder" to the upper face of the steel melted in the mold. The flow provides lubrication between the walls of the mold and the adjacent solidified layer of steel, it reduces heat loss upwards, through the upper face of the steel placed in the mold, it protects the surface against oxidation and it can remove impurities from the steel.

Les flux connus destinés à être appliqués sur la lingotière continue d'acier contiennent habituellement un oxyde métallique réfractaire tel que CaO ou A1203, et un agent de fluxage tel que la silice ou le fluorure de calcium. Known fluxes intended to be applied to the continuous steel ingot mold usually contain a refractory metal oxide such as CaO or A1203, and a fluxing agent such as silica or calcium fluoride.

Bien que l'oxyde métallique réfractaire lui-même ne fonde pas à la température de l'acier, le flux contenantl'agent de fluxage fond en réalité, comme le nécessite sa fonction de lubrification. Le flux peut être un mélange physique de ses ingrédients et, dans ces conditions, on constate que la présence de carbone élémentaire peut être avantageuse. On connaît aussi l'incorporation d'agents dégageant du gaz à de tels flux.Although the refractory metal oxide itself does not melt at the temperature of the steel, the flux containing the fluxing agent actually melts, as required by its lubrication function. The flux can be a physical mixture of its ingredients and, under these conditions, it is found that the presence of elementary carbon can be advantageous. The incorporation of gas-releasing agents into such flows is also known.

On connaît aussi la fabrication de flux par frittage ou par fusion d'un mélange des ingrédients suivie de leur remise en poudre. Also known is the manufacture of fluxes by sintering or by melting a mixture of the ingredients followed by their re-powdering.

Les flux frittés ou fondus sont très différents des autres flux en ce sens que la plus grande partie ou la totalité de leurs particules sont de composition pratiquement identique au lieu de se trouver en présence de différentes particules correspondant à chacun des ingrédients. Sintered or melted streams are very different from other streams in that most or all of their particles are of practically identical composition instead of being in the presence of different particles corresponding to each of the ingredients.

Cette différence de nature des flux frittés ou fondus s'accompagne de différences de propriété et les flux en poudre de type fritté ou fondu connus ont à la fois des avantages et des inconvénients par rapport aux autres flux. This difference in nature of the sintered or molten fluxes is accompanied by differences in property and the known powdered sintered or molten fluxes have both advantages and disadvantages compared to the other fluxes.

Les flux qui ne sont pas frittés ou fondus contiennent habituellement de la chaux libre et/ou de la silice libre sous forme finement divisée et ils peuvent ainsi présenter un risque sanitaire et provoquer des nuisances par dégagement de poussière. En outre, la chaux libre à fortement tendance à absorber l'humidité et elle peut ainsi provoquer un phénomène indésirable de reprise en hydrogène par l'acier en cours de coulée. The fluxes which are not sintered or melted usually contain free lime and / or free silica in finely divided form and they can thus present a health risk and cause nuisance by release of dust. In addition, free lime has a strong tendency to absorb moisture and it can thus cause an undesirable phenomenon of hydrogen uptake by the steel during casting.

Les inconvénients précités peuvent être évités en grande partie dans le cas des flux frittés ou fondus. The aforementioned drawbacks can be largely avoided in the case of sintered or molten fluxes.

Cependant, de tels flux destinés à la coulée continue d'acier ont tendance, en cours d'utilisation, à former uh clinker plutôt qu'à fondre progressivement de manière contrôlée pour la'formation sur l'acier d'une couche fondue lubrifiante recouverte d'une couche poudreuse isolante.However, such fluxes intended for the continuous casting of steel tend, during use, to form a clinker rather than to gradually melt in a controlled manner for the formation on the steel of a molten covered lubricating layer. an insulating powder layer.

Des morceaux de clinker peuvent être entraînés dans la lingotière et peuvent provoquer des défauts dans l'acier coulé. En outre, les morceaux de clinker entrainés le long des parois de la lingotière réduisent l'efficacité de l'extraction latérale de chaleur de l'acier par la lingo tière, si bien que l'épaisseur de la pellicule externe solidifiée de I'acier à la sortie de la lingotière est localement réduite, ce qui crée un risque de percée de cette pellicule solide par l'acier liquide qu'elle contient vers l'extérieur de la lingotière.Clinker pieces can be entrained in the mold and can cause defects in the cast steel. In addition, the clinker pieces entrained along the walls of the ingot mold reduce the efficiency of the lateral heat extraction of the steel by the ingot mold, so that the thickness of the external solidified film of the steel at the outlet of the ingot mold is locally reduced, which creates a risk of breakthrough of this solid film by the liquid steel which it contains towards the outside of the ingot mold.

On constate selon l'invention qu'on peut préparer des flux frittés ou fondus en poudredioaFes de propriétés améliorées lorsque le flux est sous forme mélangée à une matière cellulosique. According to the invention, it is possible to prepare sintered or melted fluxes in powredioaFes with improved properties when the flux is in a form mixed with a cellulosic material.

Ainsi, l'invention concerne un flux sous forme d'une poudre, destiné à être utilisé dans la coulée des métaux ferreux et contenant (1) une composition frittée ou fondue qui contient un oxyde métallique réfractaire et un agent de fluxage, et (2) une matière cellulosique. Thus, the invention relates to a flux in the form of a powder, intended for use in the casting of ferrous metals and containing (1) a sintered or molten composition which contains a refractory metal oxide and a fluxing agent, and (2 ) a cellulosic material.

La matière cellulosique incorporée au flux selon l'invention réduit ou élimine la tendance à former un clinker et réduit ainsi ou supprime les inconvénients présentés par cette caractéristique. The cellulosic material incorporated in the flux according to the invention reduces or eliminates the tendency to form a clinker and thus reduces or eliminates the drawbacks presented by this characteristic.

Cependant, on constate au contraire selon l'invention que l'incorporation de carbone élémentaire (utilisé dans les flux qui ne sont ni frittés ni fondus, afin que les flux ne fondent pas trop -rapidement) ne résout pas de façon satisfaisante le problème différent de la formation du clinker dans le cas des flux frittés ou fondus. En outre, on constate que l'utilisation d'une matièrecellulo- sique avec des flux qui ne sont pas frittés ou liés n'amé livre pas leurs performances et en fait a tendance à provoquer une augmentation de la poussière dégagée en- cours d'utilisation.Ce dégagement indésirable de poussière ou de fumée en cours d'utilisation est particulièrerrnt gênant dans le cas des flux destinés à la coulée continue de l'acier car, dans ce cas, il faut que la face supérieure du flux placé dans le moule puisse être- observée.-
Des matières cellulosiques très diverses sont utiles dans les flux mais certaines donnent beaucoup plus satisfaction que d'autres. Des matières qui conviennent sont la farine de bois, les déchets broyés de saule, la bagasse broyée et séchée, et les roseaux séchés de Norfolk.However, it is noted on the contrary according to the invention that the incorporation of elementary carbon (used in the fluxes which are neither sintered nor molten, so that the fluxes do not melt too quickly) does not satisfactorily solve the different problem clinker formation in the case of sintered or molten fluxes. In addition, it is found that the use of a cellular material with fluxes which are not sintered or bound does not affect their performance and in fact tends to cause an increase in the dust released during This undesirable release of dust or smoke during use is particularly troublesome in the case of flows intended for the continuous casting of steel because, in this case, it is necessary that the upper face of the flow placed in the mold can be observed.
A wide variety of cellulosic materials are useful in the flow, but some are much more satisfactory than others. Suitable materials are wood flour, crushed willow waste, crushed and dried bagasse, and dried Norfolk reeds.

Lors de l'utilisation de bagasse, il est avantageux qu'une partie ou que la totalité de la fibre et de préférence qu'une partie importante, ait été retirée.When using bagasse, it is advantageous that part or all of the fiber and preferably a large part, has been removed.

Certaines plantes ont des tiges qui ont une enveloppe extérieure de matière fibreuse entourant une proportion importante de tissu contenant de la seve sous forme de cellules ayant de minces parois-molles, c'est à-dire sous forme d'une moelle. La canne à sucre est un exemple de telle plante et la bagasse est le résiduobtenu lorsque les cannes ont été broyées et lorsque la sève contenant le sucre'a été extraite de la moell e. Le mais est un autre exemple d'une telle plante et il en existe d'autres dans les sous-embranchements des graminées, des achillées et de la canne à sucre. Les matières cellulosiques qui conviennent. selon l'invention peuvent etre tirées de telles plantes, mais il est préférable qu'une partie ou la totalité des fibres soit retirée afin que la proportion de moelle soit accrue. Some plants have stems that have an outer covering of fibrous material surrounding a large proportion of tissue containing sap in the form of cells with thin soft walls, i.e. in the form of a marrow. Sugar cane is an example of such a plant and bagasse is the residue obtained when the canes have been crushed and when the sap containing the sugar has been extracted from the marrow. Corn is another example of such a plant, and there are others in the sub-branching grasses, yarrow and sugar cane. Suitable cellulosic materials. according to the invention can be drawn from such plants, but it is preferable that part or all of the fibers be removed so that the proportion of marrow is increased.

Lors de l'utilisation, la matière cellulosique brûle et les gaz de combustion qui se dégagent maintiennent la partie supérieure de la couche de flux, c 'èst-à- dire la partie.qui n'a pas encore fondu, sous forme d'un lit fluidisé. Bien que l'invention ne soit pas limitée par une théorie quelle-qu'elle soit, on suppose d'après les résultats expérimentaux que ce phénomène contribue à la réduction ou à l'élimination de la tendance à la formation d'un clinker.La matière cellulosique et ses produits de décomposition tendent à-maintenir les particules frittées ou préfondues suffisamment séparées pendant un temps suffisant pour que la fusion soit progressive et non pas rapide à -la surface des particules fritt ou préfonduès , cette fusion rapide étant suivie de la formation d'agglomérats de particules liées par de la matière fondue, c'est-à-dire un clinker. During use, the cellulosic material burns and the combustion gases which escape maintain the upper part of the flux layer, that is to say the part which has not yet melted, in the form of a fluidized bed. Although the invention is not limited by any theory, it is assumed from experimental results that this phenomenon contributes to the reduction or elimination of the tendency to form a clinker. The cellulosic material and its decomposition products tend to keep the sintered or pre-fused particles sufficiently separated for a time sufficient for the melting to be progressive and not rapid on the surface of the sintered or pre-fused particles, this rapid melting being followed by the formation of agglomerates of particles linked by molten material, that is to say a clinker.

La dimension et/ou- la configuration des -particules de matière cellulosique ont une certaine influence sur l'efficacité du flux. Par exemple, les copeaux de bois sont moins bons que la farine de bois car ils peuvent brûler de façon beaucoup trop rapide et, après leur combustion, ils laissent une partie de flux qui peut former un clinker. En outre, la dimension particulaire de la matière frittée est importante car, si cette dimension est trop importante, la formation d'un mélange uniforme avec la matière cellulosique est difficile et l'effet de lit fluidisé diminue lorsque les particules frittées sont grosses. Les particules frittées passent de préférence à travers un tamis orifices de 0,127 mm. The size and / or configuration of the particles of cellulosic material have a certain influence on the efficiency of the flow. For example, wood shavings are not as good as wood flour because they can burn much too quickly and, after combustion, they leave part of the flux which can form a clinker. In addition, the particle size of the sintered material is important because, if this size is too large, the formation of a uniform mixture with the cellulosic material is difficult and the fluidized bed effect decreases when the sintered particles are large. The sintered particles preferably pass through a 0.127 mm orifice screen.

La proportion de matière cellulosique dans flux est de préférence d'au- moins 1 % en poids et très avantageusement d-'au moins 2 %. La proportion utile minimale dépend dans une certaine mesure de la nature de la matière cellulosique. Lorsque cette proportion est trop faible, la matière cellulosique peut brûler bien avant la fusion du reste du flux si bien qu'il existe un certain risque de formation de clinker. La proportion de matière cellulosique peut atteindre 10 % et même plus mais, en général, il apparait que l'utilisation de proportions su périeures à 5 % ne présente aucun avantage supplémentaire. The proportion of cellulosic material in the flow is preferably at least 1% by weight and very advantageously at least 2%. The minimum useful proportion depends to some extent on the nature of the cellulosic material. When this proportion is too low, the cellulosic material can burn well before the rest of the flux melts, so that there is a certain risk of clinker formation. The proportion of cellulosic material can reach 10% and even more but, in general, it appears that the use of proportions greater than 5% has no additional advantage.

Lorsque la proportion de matière cellulosique est indubitablement trop élevée, il peut se former des flammes et de la fumée d'une manière qui n'est pas compensée par un avantage quelconque. En outre, si la proportion de matière cellulosique est trop élevée, les particules frittées ou
pré fondues peuvent fondre à une vitesse plus faible que voulu pour la mise à disposition de la matière lubrifiante.When the proportion of cellulosic material is undoubtedly too high, flames and smoke may form in a manner which is not offset by any advantage. In addition, if the proportion of cellulosic material is too high, the sintered particles or
Pre-melts can melt at a lower speed than desired for the provision of the lubricant.

Les particules frittées ou fondues du flux contiennent de préférence CaO en tant qu'oxyde métallique réfractaire, ou figurant dans un mélange de tels oxydes, et de la silice en tant qu'agent fluxant, ou figurant dans un mélange d'agents fluxants. L'alumine peut constituer une partie ou la totalité de l'oxyde métallique réfractaire et elle est présente de préférence en plus de CaO, vis à vis duquel elle a un certain effet de fluxage. Les particules contiennent de préférence un ou plusieurs agents de fluxage en plus de la silice, en particulier un fluorure tel que le spath fluor ou un oxyde ou carbonate de métal alcalin tel que Na20.Une coeposi- tion particulièrement avantageuse pour les particules frittées ou fondues contient 30 à 50 % de silice, 30 à 50 % de CaO, O à 15 % d'alumine et 5 à 20 % d'un agent de fluxage autre que la silice.Les ingrédients utilisés pour la formation des particules frittées ou fondues ne correspondent pas obligatoirement exactement à la composition des particules car, par exemple CaO peut se former par frittage d'une composition contenant du carbonate de calcium et on peut obtenir une certaine quantité d'alumine par frittage d'une composition contenant un aluminosilicate. The sintered or molten particles of the flux preferably contain CaO as a refractory metal oxide, or appearing in a mixture of such oxides, and silica as a fluxing agent, or appearing in a mixture of fluxing agents. Alumina can constitute part or all of the refractory metal oxide and it is preferably present in addition to CaO, with respect to which it has a certain fluxing effect. The particles preferably contain one or more fluxing agents in addition to the silica, in particular a fluoride such as fluorspar or an alkali metal oxide or carbonate such as Na20. A particularly advantageous coeposition for sintered or molten particles contains 30 to 50% silica, 30 to 50% CaO, O to 15% alumina and 5 to 20% of a fluxing agent other than silica. The ingredients used for the formation of sintered or molten particles do not do not necessarily correspond exactly to the composition of the particles because, for example CaO can be formed by sintering a composition containing calcium carbonate and a certain amount of alumina can be obtained by sintering a composition containing an aluminosilicate.

Les flux selon l'invention sont de préférence formés uniquement des ingrédients des types spécifiés. The fluxes according to the invention are preferably formed only of ingredients of the specified types.

L'incorporation d'autres ingrédients tels que des fibres minérales constitue un inconvénient.The incorporation of other ingredients such as mineral fibers is a drawback.

L'invention est particulièrement intéressante dans le cas des flux fondus car la fabrication de ceux-ci ne nécessite pas le réglage très délicat de température qui est nécessaire au cours de la fabrication des flux frittés. The invention is particularly advantageous in the case of molten fluxes because the manufacture of these does not require the very delicate temperature adjustment which is necessary during the manufacture of sintered fluxes.

L'invention concerne aussi un procédé de coulée continue d'un métal ferreux, selon lequel un flux selon l'invention est mis à la face supérieure du métal fondu däns la lingotière. The invention also relates to a process for the continuous casting of a ferrous metal, according to which a flux according to the invention is placed on the upper face of the molten metal in the ingot mold.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de mise en peuvre, donnés à titre purement illustratif. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows of examples of implementation, given purely by way of illustration.

EXEMPLE 1
On utilise dans cet exemple,de même que dans les autres, un flux fritté (formé par frittage d'un mélange des poudres d'ingrédients donnant la composition indiquée dans la suite) dont les particules passent à travers un tamis à orifices de 0,127 mm, ayant la composition suivante
Ingrédients % en poids
silice 40
CaO 39 Na2O 4
alumine 8
fluorure 9
On ajoute à raison de 10, 8, 6, 4 et 2 z en poids de la bagasse dont une partie importante des fibres a été retirée, à des parties séparées de 400 g de flux fritté, et on mélange soigneusement.EXAMPLE 1
In this example, as in the others, a sintered flux is used (formed by sintering a mixture of powders of ingredients giving the composition indicated below), the particles of which pass through a sieve with orifices of 0.127 mm , having the following composition
Ingredients% by weight
silica 40
CaO 39 Na2O 4
alumina 8
fluoride 9
10, 8, 6, 4 and 2% by weight of the bagasse from which a substantial portion of the fibers have been removed are added to separate portions of 400 g of sintered flux, and mixed thoroughly.

On soumet alors séparément chacune des portions à des essais destinés à déterminer ses possibilités d'utilisation comme flux de coulée lors de la coulée continue d'acier. Au cours de l'essai, un anneau de matière réfractaire flotte sur l'acier fondu ayant une température stable de 15000C, dans un four à haute fréquence, et la par tie utilisée du mélange de flux fritté et-de bagasse est placée sur l'acier à l'intérieur de l'anneau,pOur observation de son comportement. On agite occasionnellement le mélange avec une tige d'acier afin de simuler l'agitation naturelle qui a lieu dans une lingotière. Each of the portions is then subjected separately to tests intended to determine its possibilities of use as a casting flow during continuous steel casting. During the test, a ring of refractory material floats on the molten steel having a stable temperature of 15000C, in a high-frequency furnace, and the part used of the mixture of sintered flux and bagasse is placed on the steel inside the ring, to observe its behavior. The mixture is occasionally agitated with a steel rod in order to simulate the natural agitation which takes place in an ingot mold.

Dans le cas de la partie contenant 10 % de bagasse, le flux a totalement fondu après 5,5 min et il ne se forme pas de clinker. Les autres parties fondent aussi de façon satisfaisante et il ne se forme pas de clinker. In the case of the part containing 10% bagasse, the flow has completely melted after 5.5 min and no clinker is formed. The other parts also melt satisfactorily and no clinker is formed.

Dans le cas de la partie à 10 g de bagasse, il existe une certaine émission de flammes et de fumée mais qui diminue progressivement pour les parties qui contiennent de moins en moins de bagasse. Dans tous les cas, -la partie du flux qui n'a pas fondu à un moment particulier est sous forme d'un lit fluidisé dont la fluidité varie avec le temps écoulé depuis llapplication du flux et la proportion de bagasse incorporée initialement.In the case of the 10 g part of bagasse, there is a certain emission of flames and smoke but which gradually decreases for the parts which contain less and less bagasse. In all cases, the part of the flow which has not melted at a particular time is in the form of a fluidized bed, the fluidity of which varies with the time elapsed since the application of the flow and the proportion of bagasse initially incorporated.

EXEMPLE 2
On répète les opérations de l'exemple 1 mais en utilisant une addition de 2 % de roseaux deNorfolk broyés et séchés à la place des diverses additions de bagasse. Le flux fond de façon satisfaisante et il ne se forme pas de clinker, même lorsque le flux est un peu agité avant la fin de la fusion. Comme dans l'exemple 1, la partie non fondue du flux est initialement sous forme d'un lit fluidisé mais, dans le cas considéré, ce lit fluidisé s'affaisse avant la fin de la fusion.EXAMPLE 2
The operations of Example 1 are repeated but using an addition of 2% of crushed and dried Norfolk reeds in place of the various bagasse additions. The flux melts satisfactorily and no clinker is formed, even when the flux is slightly agitated before the end of the fusion. As in Example 1, the unmelted part of the stream is initially in the form of a fluidized bed but, in the case under consideration, this fluidized bed collapses before the end of the melting.

EXEMPLE 3
On répète les opérations de l'exemple 1 mais avec une addition de 2 % de déchets de bois de saule broyés au broyeur à marteaux, à la place des divers additions de bagasse. Le flux fond de façon satisfaisante et il ne se forme pas de clinker même lorsque le flux est agité. La partie non fondue du flux reste sous forme d'un lit fluidisé jusqu'à ce que la fusion soit presque totale. EXAMPLE 3
The operations of Example 1 are repeated, but with the addition of 2% of willow wood waste crushed in a hammer mill, in place of the various bagasse additions. The flow melts satisfactorily and no clinker is formed even when the flow is agitated. The unmelted part of the flux remains in the form of a fluidized bed until the fusion is almost complete.

Claims

1. Powder flux intended for the casting of a ferrous metal, said flux being characterized in that it contains (1) a sintered or molten composition containing a refractory metal oxide and a fluxing agent, and (2) a cellulosic material.

2. Flux according to claim 1, characterized in that the cellulosic material is chosen from the group which includes wood flour, crushed willow waste, crushed and dried bagasse and crushed and dried Norfolk reeds.

3. Flux according to claim 2, characterized in that the cellulosic material is formed of crushed and dried bagasse from which a significant part of the fibers has been removed.

4. Flux according to claim 1, characterized in that the cellulosic material is drawn from plant stems containing a marrow.

5. Flux according to claim 4, characterized in that a large part of the fibers of the plant stems has been removed.

6. Flux according to any one of the preceding claims, characterized in that the particles of the sintered or molten composition pass through a sieve with orifices of 0.127 mm.

7. Flux according to any one of the preceding claims, characterized in that the proportion of my cellulosic material is between 1 and 10% by weight.

8. Flux according to claim 7, characterized in that said proportion is between 2 and 5% by weight.

9. Flux according to any one of the preceding claims, characterized in that the metalligper-refractory oxide is calcium oxide and the fluxing agent is silica.

10. Flux according to claim-9, characterized in that the oxide-metall'oieréfractaire further contains alumina.

11. Flux according to one of claims 9 and 10, characterized in that the sintered or molten composition contains another fluxing agent in addition to the silica.

12. Flux according to claim 9, characterized in that the sintered or molten composition contains 30 to 50% by weight of calcium oxide, 30 to 50% by weight of silica, 0 to 15% by weight of alumina and 5 20% by weight of a fluxing agent other than silica.

13. A continuous casting method for a ferrous metal, characterized in that it comprises the provision of a flux according to any one of the preceding claims on the upper face of the molten metal, in the continuous casting mold.