FR2569359A2

FR2569359A2 - Procede de production continue de lingots en acier coule

Info

Publication number: FR2569359A2
Application number: FR8413264A
Authority: FR
Inventors: Kenzo Ayata; Kiichi Narita; Takasuke Mori; Takahiko Fujimoto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1984-08-27
Publication date: 1986-02-28
Also published as: FR2569359B2

Abstract

PROCEDE POUR LA PRODUCTION CONTINUE DE LINGOTS COULES EN CONTINU. ON INTRODUIT DANS UNE LINGOTIERE UN ACIER EN FUSION CONTENANT PLUS DE 0,20 DE CARBONE, AVEC UN LUBRIFIANT, ET ON FAIT SUBIR A L'ACIER EN FUSION UNE AGITATION ELECTROMAGNETIQUE DANS LA LINGOTIERE PAR APPLICATION D'UN CHAMP MAGNETIQUE CREE PAR INTRODUCTION DANS UNE BOBINE ELECTROMAGNETIQUE D'UN COURANT ALTERNATIF DE FREQUENCE COMPRISE ENTRE 1,5 ET 15 HZ ET EN MAINTENANT L'INDUCTION MAGNETIQUE ENTRE 0,0602E-0,10F ET 0,1844E-0,12F TESLA AU CENTRE DE LA BOBINE, PUIS EN FAISANT SUBIR A L'ACIER EN FUSION UNE AGITATION ELECTROMAGNETIQUE DANS LA ZONE FINALE DE SOLIDIFICATION. L'INVENTION TROUVE SON APPLICATION PRINCIPALE DANS LA COULEE CONTINUE DES LINGOTS.

Description

L'invention concerne un procédé de production d'aciers calmés à moyenne et haute teneur en carbone, en particulier des billettes de faible section transversale, par un procédé de coulée continue faisant appel à une technique d'agitation électromagnétique.

Dans la coulée continue de l'acier, des problèmes découlent de la présence de défauts tels que décelés par sondage aux ultrasons, par exemple des inclusions apparaissant en-dessous de la surface ou à l'intérieur d'un lingot coulé en continu en cours de solidification, ou des retassures apparaissant dans les régions centrales et axiales du lingot. En outre, il se produit de fortes ségrégations dans les lingots coulés en continu à température élevée.

On a déjà fait diverses tentatives pour supprimer les défauts internes des lingots coulés en continu, notamment les ségrégations centrales et les retassures, par une simple agitation électromagnétique, ou bien à l'intérieur de la lingotière, ou bien dans une zone de refroidissement secondaire, en sectionnant les extrémités des cristaux en cours de croissance grâce à des mouvements engendrés au sein de l'acier en fusion, dans le but d'obtenir une grande quantité de germes cristallins équiaxes, ce qui élargit la zone des cristaux équiaxes dans la partie centrale des lingots coulés en continu. Toutefois, aucune de ces tentatives na permis de réduire suffisamment le taux de ségrégations centrales et les irrégularités de ces ségrégations dans la direction axiale des lingots coulés en continu, ce qui n'a pas permis d'obtenir des pièces en acier coulé présentant une qualité satisfaisante.

Par ailleurs, le diamètre de tuyère (environ 12-15 mm) d'une machine à couler les billettes du type continu est intrinsèquement plus faible que celui d'une machine de coulée continue de blooms, en raison de ses caractéristiques structurales. En conséquence, quand on traite dans une machine à couler les billettes un acier en fusion présentant une concentration élevée de Al, des inclusions de A1203 se fixent à la tuyère, ce qui se traduit par un colmatage de cette dernière et donc par une coulée plus difficile des billettes.C'est pourquoi on utilise habituellement pour alimenter une telle machine de coulée de billettes des aciers calmés au silicium, mais alors on est en présence d'un certain nombre de soufflures sur la billette obtenue, du fait de la désoxydation insuffisante à l'intérieur de cette dernière, ce qui, en conséquence, crée des piqûres et/ou des fissures sur la surface du produit obtenu à partir de la billette par laminage et/ou forgeage.

De plus, quand on utilise une machine à couler les billettes, l'acier en fusion s'écoule à grande vitesse pour pénétrer dans un espace étroit à l'intérieur de la lingotitre, ce qui entraîne-des inclusions dans la partie inférieure de l'acier en fusion. Ainsi, les inclusions ne peuvent être éliminées de l'acier en fusion, ce qui donne une grande quantité d'inclusions dans la billette, avec comme conséquence un produit dont la qualité est inférieure à celle des blooms ayant une section transversale plus importante.

Lors de la production d'aciers calmés à moyenne et haute teneur en carbone par une machine à couler les billettes, il se crée dans l'acier en fusion le phénomène dit de "pontage", provoqué par la croissance de cristaux à structure basaltique, qui empêchent les mouvements de la masse liquide au sein de l'acier en fusion, et suppriment l'introduction de l'acier en fusion dans une zone de solidification finale, avec comme conséquence la production de retassures et de ségrégations centrales dans les billettes obtenues. Les billettes se rompent facilement lors des travaux d'étirage et/ou subissent des fissurations lors du forgeage.

Pour obtenir des billettes en acier calmé à moyenne et haute teneur en carbone, on a donc réalisé des blooms de section transversale importante, à l'aide d'une machine de coulée continue de blooms, opération suivie d'un dégrossis sage. Ce procédé exige un chauffage supplémentaire et des opérations de dégrossissage, ce qui augmente le coût de production.

L'invention a pour objet principal de créer un procédé qui supprime les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui permette de produire en continu des lingots en acier coulé de qualité supérieure (billettes de section transversale 200 x 200 mm ou moins), par un procédé de coulée continue d'aciers calmés à moyenne et haute teneur en carbone.

L'invention a aussi pour objet de créer un procédé qui supprime les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui soit à même de produire en continu, par un procédé de coulée continue, des aciers calmés à moyenne et haute teneur en carbone présentant un nombre plus faible de ségrégations centrales.

Enfin, l'invention a aussi pour objet de créer un procédé pour la production continue de billettes de qualité, à un moindre coût, grâce à un procédé de coulée continue.

L'invention concerne à cet effet un procédé pour la production continue de lingots en acier coulé, de section transversale 200 x 200 mm ou moins. Il s'agira d'un procédé de coulée continue dans lequel on introduit dans une lingotière, avec un lubrifiant, un acier en fusion contenant plus de 0,20 8 de carbone, par l'intermédiaire d'une tuyère immergée, ou en écoulement ouvert, pour l'extraire en continu par le bas de la lingotière, procédé comprenant les étapes consistant
(a) à faire subir une agitation électromagnétique à l'acier en fusion, en un point donné à l'intérieur de la lingotière, grâce à l'application d'un champ magnétique induit par l'introduction, dans une bobine électromagnétique, d'un courant alternatif de fréquence (f) comprise entre 1,5 et 15, tout en maintenant l'induction magnétique (Tesla) entre 0,0602e0,10 et 0,1844e -0,12f au centre de la bobine électromagnétique, et
(b) à faire subir une agitation électromagnétique à l'acier en fusion en un point donné de la zone de solidifi cation finale du lingot coulé en continu, où le diamètre le plus faible du coeur en fusion est inférieur à la moitié de la longueur du petit côté du lingot coulé, grâce à l'application d'un champ magnétique induit par l'introduction d'un courant alternatif dans une bobine électromagnétique, en maintenant l'induction magnétique (Tesla) entre (0,143 D2 + au centre 231)10-4 et (0,343 D2 +451)10-4/ de la bobine électromagnétique, D étant l'épaisseur, en millimètres, de la carapace solidifiée du lingot coulé en continu, D étant compris entre 20 et 90.

Le procédé selon l'invention comprend en outre l'étape consistant à faire subir une agitation électromagnétique à l'acier en fusion en un point donnéd'une zone de solidification intermédiaire du lingot coulé en continu, grâce à l'application d'un champ magnétique induit par l'introduction d'un courant alternatif dans une bobine électroAmagnétique, tout en maintenant l'induction magnétique (Tesla) entre 2 2 75,0/(D-115) et 75,0/(D-86)2 au centre de la bobine .= électromagnétique, D étant l'épaisseur, en millimètres, de la carapace solidifiée du lingot coulé en continu, D étant compris entre 10 et 50, la zone de solidification intermédiaire étant la zone située entre la lingotière et la zone de solidification finale.

Le lubrifiant se présente sous la forme d'une huile ou d'une poudre. Dans ce dernier cas, l'induction magnétique au centre de labobine électromagnétique, à l'intérieur de la lingotière, est comprise entre 0,0602e-0,10f et 0,1339e-0,12f.

L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, dans lesquels
La Figure 1 est un graphique présentant la relation entre l'induction magnétique G1, le nombre de soufflures sur la surface des lingots coulés en continu, le taux de ségrégations centrales de carbone et le taux de ségrégations négatives du carbone dans la couche superficielle du lingot coulé en continu à l'intérieur de la lingotière
La Figure 2 est un graphique présentant la gamme optimale d'inductions magnétiques G1 dans la lingotière quand le lubrifiant se présente sous la forme d'une huile
La Figure 3 est un graphique présentant la relation qui existe entre l'induction magnétique G1, le nombre de soufflures dans la surface des lingots coulés en continu, le taux de ségrégations centrales de carbone et les inclusions ;;
La Figure 4 est un diagramme présentant la gamme optimale d'inductions magnétiques G1 quand le lubrifiant se présente sous la forme d'une poudre ;
La Figure 5 est un graphique présentant la relation qui existe entre l'induction magnétique G2, le taux de ségrégations centrales de carbone et le taux de ségrégations négatives de carbone dans la bande blanche de la zone de refroidissement secondaire
La Figure 6 est un graphique présentant la gamme optimale d'inductions magnétiques G2
La Figure 7 est un graphique présentant la relation qui existe entre l'induction magnétique G3, le taux de ségrégations centrales de carbone et le taux de ségrégations négatives dans la bande blanche de la zone de solidification finale
La Figure 8 est un graphique présentant la gamme optimale d'inductions magnétiques G3 ;;
La Figure 9(a) est un graphique présentant le taux de ségrégations centrales de carbone dans les lingotières, la zone de refroidissement secondaire et la zone de refroidissement finale
La Figure 9(b) présente un dispositif d'agitation électromagnétique, au cours de chacune des trois étapes selon l'invention ;
Les Figures 10 à 14 sont des photographies de macrostructures de billettes échantillons, en coupe, correspondant aux lingots échantillons coulés en continu de la
Figure 9(a).

L'agitation électromagnétique qui engendre des forces de propulsion dans l'acier en fusion lors d'une opération de coulée continue n'assure pas, si elle est trop faible, une réduction suffisante du nombre d'inclusions mentionné ci-dessus que l'on trouve dans l'acier en fusion, ni des cavités et des ségrégations centrales. Par contre, une agitation trop intense agit à contresens, en provoquant une augmentation brutale de la quantité d'inclusions et des ségrégations négatives dans les lingots coulés en continu.

En conséquence, compte tenu du nombre d'inclusions ainsi que du taux de ségrégations négatives et de ségrégations centrales, les inventeurs se sont livrés à une expérimentation poussée et à l'étude des divers facteurs qui régissent l'agitation électromagnétique, pour obtenir des aciers de qualité satisfaisante par un procédé de coulée continue, ce qui a conduit à la présente invention.

Le procédé selon l'invention est illustré ci-après à l'aide d'un exemple qui s'applique à un acier calmé à moyenne et haute teneur en carbone.

On a provoqué la fusion d'une fonte à l'aide d'un four électrique, de façon à obtenir de l'acier en fusion, et on a ajusté la température de ce dernier dans un four à poche, l'acier en fusion ayant été introduit dans une lingotière d'une machine de coulée continue de billettes (d même de donner une billette de section transversale 125 x 125 mm), la vitesse de sortie étant de 2,5 m/min. L'acier en fusion se trouvant dans le moule a subi une agitation électromagnétique provoquée par un moyen d'agitation électromagnétique du type à champ magnétique tournant, disposé en un certain point de la lingotière, en un certain point de la zone de solidification intermédiaire (c'est-à-dire à 3,8 m en-dessous de la partie ménisque de la lingotière), et en un point de la zone de solidification finale.La composition chimique de l'acier en fusion, en %-poids, était la suivante : C = 0,37, Si = 0,21, Mn = 0,68, P = 0,018,
S = 0,012, Al = 0,003, Cu = 0,16, Ni = 0,06, Cr = 0,14,
Mo = 0,01, Sn = 0,006, 0 = 62 ppm, N = 99 ppm.

(I) Conditions optimales de l'agitation à l'intérieur de la lingotière
(1-1) Combinaison d'une tuyère immergée ou d'un écoule ment libre et d'une coulée lubrifiée à l'huile
On a introduit dans une lingotière un acier en fusion ayant la composition chimique mentionnée ci-dessus, avec un lubrifiant du type huile (par exemple de l'huile de colza), par l'intermédiaire d'une tuyère immergée ou en écoulement libre.

Comme on le voit sur la Figure 1, le nombre de soufflures sur la surface du lingot coulé en continu subit une forte diminution quand augmente l'intensité du courant alternatif arrivant dans la première bobine électromagnétique, laquelle est disposée dans la lingotière, de façon à augmenter l'induction magnétique G1 au centre de la bobine électromagnétique, ce qui augmente l'intensité de l'-agitation à I'intérieur de la lingotière. Quand la fréquence f1 du courant alternatif est de 5lHsz et que l'induction magnétique G1 atteint 0,0365 Tesla ou/ le nombre de-soufflures par 100 cm2 passe à 5, ou moins.On peut expliquer ce résultat par le fait que l'oxygène en excès provenant de l'acier en fusion insuffisamment désoxydé risque de ne pouvoir être piégé dans la carapace solidifiée, du fait des mouvements de la masse liquide au sein de l'acier en fusion provoqués par l'agitation intense.

L'acier en fusion, concentré, se trouvant dans la zone massive, s'écoule du fait des mouvements liquides en son sein, ce qui crée des ségrégations négatives de certains constituants de l'alliage, comme le carbone, etc., dans la carapace solidifiée. Ainsi, comme il ressort de la Figure 1, le taux de ségrégations négatives augmente avec l'intensité de l'agitation. Le taux de ségrégations négatives est représenté par le rapport (CwB-Co)/Co, où Co est la concentration du carbone dans l'acier en fusion, et CWB est la concentration de carbone la plus faible dans la zone des ségrégations négatives provoquée par l'agitation.

Par ailleurs, l'agitation électromagnétique à l'intérieur de la lingotière a pour effet de séparer les cristaux à structure basaltique, qui croissent dans la partie centrale des lingots coulés en continu, ce qui augmente la
quantité des cristaux équiaxes. Ainsi, on a une diminution
linéaire du taux de ségrégations centrales (C/Co) du carbone.

Pour les raisons mentionnées ci-dessus, il est souhai
table d'avoir une agitation intense. Cependant, si l'agita-
tion est trop intense, on a une augmentation excessive du
taux de ségrégations négatives dans la couche superficielle
du lingot coulé en continu, et la dureté de cette couche
superficielle est insuffisante pour pouvoir être utilisée
dans l'opération de traitement thermique ultérieure. Ainsi,
il faut restreindre à une valeur maximale de -0,1 le taux
de ségrégations négatives.Quand la fréquence f1 est de
5 Hz, comme on-le voit sur la Figure 1, l'induction magné
tique G1 (Tesla) est inférieure ou égale à 0,1053.Si mainte-
nant on prend en compte l'apparition des soufflures, on
voit que l'induction magnétique G1 appropriée est, dans la
lingotière, comprise entre 9,0365 et 0,1053 Tesla.Comme il
ressort de la Figure 2, cette gamme se rétrécit, et ses
limites supérieure et inférieure diminuent quand augmente
la fréquence f1. La courbe supérieure peut être représentée
d'une manière approximative par la fonction 0,1844 101i1,
la courbe inférieure pouvant être représentée approximati
vement par la fonction 0,0602e 0'10f1. Ainsi, l'induction
magnétique G1 appropriée est comprise entre 0,0602e 0,10fl et 0,1844e 012fT, la fréquence f1 appropriée du courant altur-
natif étant comprise entre 1,5 et 15 Hz.

(I-2) Combinaison d'une tuyère immergée et d'une
lubrification par une poudre
On a introduit dans une lingotière, par une tuyère
immergée, en utilisant un lubrifiant du type poudre, un
acier en fusion ayant la même composition chimique que celle
utilisée dans les expériences ci-dessus. Le lubrifiant en
poudre a par exemple la composition chimique suivante, en
%-poids : SiO2 = 33,9, CaO = 34,0, Al203 = 4,3, Fe203 = 2,0,
Na2O = 8,4, K2O = 0,6, MgO = 0,9, F = 5,1 et C = 5,5.

Comme on le voit sur la Figure 3, le nombrede soufflu
res sur la surface des lingots coulés en continu diminue
quand augmente l'intensité de l'agitation dans la lingotière quand cette dernière est provoquée par la première bobine électromagnétique, ce qui réduit aussi les retassures dans la partie centrale des lingots. Au contraire de la techni que de lubrification mentionnée ci-dessus (huile), on a une très forte augmentation des inclusions dans les lingots coulés en continu quand l'intensité de l'agitation dépasse une certaine valeur. En effet, la poudre se trouvant dans le moule est reprise par l'acier en fusion en raison des tourbillons provoqués par l'agitation.Comme il est essentiel de restreindre le nombre d'inclusions à 1,5 ou moins, comme il'est représenté sur la Figure 3, la limite supé- rieure de l'induction magnétique G1 est de 0,0735 TeslaXquand la fréquence f1 est de S Hz. Cette valeur de G1 est beaucoup plus faible que la valeur (0,1053 Tesla) obtenue pour un taux de ségrégations négatives de -0,1 (Figure 1).

Etant donné que le nombre de soufflures est de 5 ou moins par 100 cm2, l'induction magnétique appropriée G1 est comprise entre 0,0365 et 0,0735 Tes La quand la fréquence f1 est de 5 Hz. Comme on le voit sur la Figure 4, cette gamme se rétrécit, et ses limites supérieure et inférieure dimi- nuent quand augmente la fréquence f1. La courbe inférieure est approximativement représentée par la fonction 0,06-0,10f1 et la courbe supérieure parla fonction 0,1339e0,121.

On voit donc que la gamme d'inductions magnétiques G1 appropriées va de 0,0602e-0,10f* à 0,1339e0,121, la fréquence appropriée f1 étant comprise entre 1,5 et 15 Hz.

Sous l'effet de l'agitation électromagnétique à l'intérieur de la lingotière dans les conditions optimales men- tionnées en (1-1) ou en (I-2), le taux de ségrégations centrales passe de 1,25 à 1,15, comme il ressort de la
Figure 9(a).

(II) Agitation électromagnétique dans la zone intermédiaire
On présente ci-dessous les conditions optimales de l'agitation électromagnétique dans la zonez intermédiaire (c'est-à-dire la zone de refroidissement secondaire), dans laquelle l'acier en fusion se solidifie pour donner un lingot coulé en continu.

On a réalisé une agitation électromagnétique à l'aide d'un champ magnétique tournant créé par l'application d'un courant alternatif de 60 Hz à la deuxième bobine électromagnétique, qui était placée en une position inférieure, à une distance de 3,8 mètres du ménisque de la lingotière dans laquelle l'agitation a été réalisée à une fréquençe f1 de 5 Hz et sous une induction magnétique de 0,060 Tesla.

La Figure 5 présente la relation qui existe entre l'induction magnétique G2 au centre de la deuxième bobine et le taux de ségrégations centrales et négatives du carbone, et l'on voit que le taux de ségrégations centrales du carbone passe de 1,15 à 1,1, ce qui est une amélioration. On peut expliquer ce phénomène par le fait que l'agitation électromagnétique a pour effet de détacher les cristaux à structure basaltique, ce qui augmente aussi la quantité de cristaux équiaxes. Quand l'épaisseur D2 de la carapace en cours de solidification est de 27 mm, la valeur critique de
G2 estde 0,0097 Tesla, et elle augmente avec l'épaisseur D2 de la carapace en raison d'une diminution du flux quand augmente l'épaisseur D2 de la carapace.

De même, le taux de ségrégations négatives dans la bande blanche augmente avec l'intensité de l'agitation électromagnétique. Compte tenu du traitement thermique qui va suivre, il faut restreindre à une certaine valeur la limite supérieure de l'intensité de l'agitation (c'est-à-dire le taux de ségrégations négatives dans la bande blanche), lequel taux est restreint à une valeur de -0,1, de sorte que la limite supérieure de l'induction magnétique G2 prend
La valeur 0,0215 Tesla dans les conditions de la figure 5.

Ainsi, l'indutction magnétique G2 est comprise entre
Tes a 0,0097 et 0,0215 J et elle varie en fonction de l'épaisseur de la carapace en cours de solidification, comme il ressort de la Figure 6. Sur cette figure, on constate qu'une diminution de l'épaisseur de la carapace provoque une diminution des limites supérieure et inférieure de la gamme d'inductions.

La courbe supérieure est approximativement représentée par la fonction 75,0 /(D2-86) " tandis que la courbe inférieure est approximativement représentée par la fonction 2 75,0/(D2-115) . On voit donc que l'induction magnétique
2 appropriée G2 est comprise entre 75,0/(D2-115) Testa et 2 75,0/(D2-86)2 Tesla, tandis que L'épaisseur appropriée D2 de la carapace est comprise entre 10 et 50 mm.

La fréquence du courant alternatif à appliquer à la deuxième bobine électromagnétique n'est pas limitée à 60 Hz, mais on peut utiliser dans le cadre de l'invention toute autre fréquence, par exemple 50 Hz.

(III) Agitation électromagnétique dans la zone de solidification finale
On discute ci-dessous des conditions optimales de l'agitation électromagnétique dans la zone de solidification finale, où le diamètre le plus faible du coeur d'acier en fusion est inférieur à la moitié de la longueur du petit côté du lingot coulé en continu (par exemple, quand le petit côté du lingot coulé en continu est de 125 x 125 mm, l'épaisseur D3 de la carapace est supérieure à 31 mm)
On a réalisé une agitation électromagnétique à l'aide d'un champ magnétique tournant induit par l'application d'un courant alternatif de 60 Hz à la troisième bobine électromagnétique, placée en un point donné de l'épaisseur D3 (40 mm) de la carapace, un lingot coulé en continu de 125 x 125 mm étant obtenu en continu à raison de 2,5 m/min, l'agitation étant réalisée à une fréquence f1 de 5 Hz pour une induction magnétique G1 de 0,060 Tesla l'intérieur e la lingotière, et, dans la zone de retroidissement secondaire, pour un courantanlternatif de 60 Hz, une induction magnétique G2 de 0,0190 Tesla et une épaisseur D2 de La carapace de 30 mm.

Dans la zone de solidification finale, la température du coeur d'acier en fusion était faible et la viscosité de l'acier en fusion était élevée, de sorte qu'il a fallu agiter l'acier en fusion dans la zone de solidification finale d'une manière plus intense que dans la zone de refroidissement secondaire. La Figure 7 présente la relation qui existe entre l'induction magnétique G3 au centre de la troisième bobine électromagnétique, le taux de ségrégations centrales de carbone et le taux de ségrégations négatives de carbone dans la bande blanche, où le taux de ségrégations centrales passe en-dessous de 1,1 pour une induction magnétique supérieure à 0,046 Tesla et atteint presque 1,04 pour environ 0,10 Tesla . Il ressort nettement de ce qui précède que l'amélioration du taux de ségrégations centrales est d'environ 0,06.On peut expliquer ce phénomène par le fait que l'on a atteint une uniformité de la température du coeur de l'acier en fusion grâce au traitement d'agitation dans la zone des cristaux équiaxes résultant de l'agitation dans la lingotière, et/ou à l'intérieur de la zone de refroidissement secondaire, et aussi que l'acier en fusion, concentré, a été dispersé dans les grains cristallins équiaxes sans être concentré dans la partie centrale du lingot coulé en continu, ce qui formerait des ségrégations centrales.

Comme le taux de ségrégations négatives dans la bande blanche est supérieur à -0,1 au-delà d'une induction magnétique de 0,100 Tesla, L'induction magnétique appropriée G3 est comprise entre 0,046 et 0,1 Tes La.

Sur la Figure 7, la ligne en tirets indique les caractéristiques des taux de ségrégations centrales dans le cas où l'agitation est réalisée à l'aide d'un courant électrique continu, tandis que la ligne en traits pleins présente les caractéristiques des taux de ségrégations centrales dans le cas où l'agitation est réalisée à l'aide d'un courant électrique périodique ou intermittent (par exemple à des intervalles de 3 à 10 secondes), ou avec un courant électrique de polarité périodiquement inversée (par exemple à des intervalles de 3 à 5 secondes). Comme il ressort de la
Figure 7, le taux de ségrégations centrales, dans le cas d'une agitation intermittente ou à polarité inversée, présente une amélioration plus nette que dans le cas d'une agitation continue.En effet, du fait de la rapide modification de l'intensité de l'agitation ou de sa direction, les germes cristallins équiàes peuvent se mélanger facilement, ce qui donne une dispersion rapide de l'acier concentré en fusion. Pour les mêmes raisons que ci-dessus, une agitation sous différentes fréquences donne aussi de bons résultats dans la zone de solidification finale.

La gamme ci-dessus d'inductions magnétiques G31 de 0w046 à 0,100 Tesla, varie avec l'épaisseur D3 de la carapace. La
Figure 8 présente une relation entre l'dpaisseur D3 de la carapace et l'induction magnétique G3, la gamme des inductions magnétiques G3 se rétrécissant quand diminue l'épais- seur D3 de la carapace.La courbe supérieure est approximati vement représentée par la fonction (0p343.D32+ 451)10-4,tandis que la courbe inférieure est approximativement représentée par la fonction (0,143.D3 +231)10 On voit donc que l'induction magnétique appropriée G3 est comprise entre (0.1430D3 +2311)10 4 et (0,343.D32 + 451)10-4,l'épaisseur appropriée D3 de la carapace étant comprise entre 20 et 90 mm.

La Figure 9(a) présente l'effet d'une réduction des ségrégations dans les lingots coulés en continu selon l'invention, chaque lingot échantillon étant -coulé en con- tenu, l'acier en fusion contenant 0,37 % de carbone, pour donner une billette de 125 x 125 mm de la même manière que ci-dessus, et il ressort de cette figure que le taux de ségrégations centrales du carbone peut être amélioré par l'agitation électromagnétique combinée dans la lingotière et dans la zone de solidification finale, plutôt que de la réaliser dans la lingotière et dans la zone de solidifica- tion intermédiaire, et le taux de ségrégations centrales peut subir une nouvelle amélioration grâce à la création d'une agitation électromagnétique dans la zone de solidification intermédiaire, venant en plus de l'agitation créée dans la lingotière et la zone de solidification finale, ce qui permet de réduire à 1,04 le taux des ségrégations centrales. Il ressort aussi de ce qui précède que l'agitation électromagnétique dans la zone de solidification finale sert effectivement à réduire les ségrégations dans les lingots coulés en continu en acier calmé à moyenne et haute teneurs en carbone.

Bien que le taux de ségrégations centrales puisse être amélioré par une agitation électromagnétique dans la lingotière (M) seule, par rapport au taux que l'on a sans agitation, on peut encore l'améliorer grâce à une agitation électromagnétique combinée dans la lingotière (M) et dans la zone de solidification intermédiaire (S) et/ou dans la zone de solidification finale (F), de préférence (M+F) et tout particulièrement (M+S+F), ce qui donne des billettes ayant une qualité identique, voire supérieure, à celle de blooms de grandes dimensions. C'est ce qui est mis en évidence par les Figures 10 à 14, qui sont des photographies de macrostructures de billettes échantillons correspondant aux différents lingots coulés en continu présentés sur la
Figure 9(a). Pour chaque photographie, le grossissement est d'environ 1/2.

Bien que l'on ait utilisé dans les exemples ci-dessus un acier en fusion contenant 0,37 % de carbone, on peut appliquer de la même manière à la présente invention tout acier à moyenne et haute teneur en carbone contenant plus de 0,20 % de carbone, de façon à obtenir des billettes ayant une qualité identique, voire supérieure, à celle de blooms ayant une section transversale plus importante.

Ainsi, le procédé selon l'invention permet de produire des billettes en acier calmé à moyenne et haute teneurs en carbone, présentant des caractéristiques améliorées pour ce qui est des ségrégations, des inclusions, de la qualité de surface, de l'aptitude au forgeage à froid et de l'usinabilité, grâce à un procédé de coulée continue bon marché.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

Revendications

1. Procédé pour la production continue de lingots en acier coulé, de section transversale 200 x 200 mm ou moins, par un procédé de coulée continue dans lequel on introduit un acier en fusion contenant plus de 0,20 % de carbone dans une lingotière avec un lubrifiant, par l'intermédiaire d'une tuyère immergée ou en écoulement libre, cet acier étant extrait en continu par le bas de la lingotière, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant

(a) à faire subir une agitation électromagnétique à l'acier en fusion en un point particulier à l'intérieur de la lingotière, par application d'un champ magnétique induit par l'introduction, dans une bobine électromagnétique, d'un courant alternatif de fréquence (f) comprise entre 1,5 et 15 Hz, tout en maintenant l'intensité magnétique (Tesla) entre 0,0602e-0,10f - 1844e 0,12f au centre dé La bobine

e électromagnétique, et

(b) à faire subir une agitation électromagnétique à l'acier en fusion en un point donné dans la zone de solidification finale du lingot coulé en continu, où le diamètre le plus petit du coeur d'acier en fusion est inférieur à la moitié de la longueur du petit c6té du lingot coulé, par application d'un champ magnétique induit par l'introduction d'un courant alternatif dans une bobine électromagnétique, tout en maintenant l'induction magnétique (Tes La) entre (0,143D2 +231)10 4 et (0,343.D2 +451)10-4 au centre de la bobine électromagnétique, D étant l'épaisseur de la carapace solidifiée, en millimètres, du lingot coulé en continu, D étant compris entre 20 et 90 mm.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à faire subir une agitation électromagnétique à l'acier en fusion en un point donné de la zone de solidification intermédiaire du lingot coulé en continu, par application d'un champ magnétique induit par l'introduction d'un courant alternatif dans.une bobine électromagnétique, tout en maintenant l'induction magnétique (Tesla)' entre 750/(D-115) et 7501(D-86) au centre de la bobine électromagnétique, D étant l'épaisseur de la carapace solidifiée, en millimètres, du lingot coulé en continu, D étant compris entre 10 et 50 mm, la zone de solidification intermédiaire étant une zone située entre la lingotière et la zone de solidification finale.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le lubrifiant est une huile ou une poudre.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le lubrifiant est une poudre et que l'induction magnétique (gauss) au centre de la bobine électromagratique se trouvant dans la lingotière est comprise entre 0,0602e 0v10f et 0,1339e- ,12f

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agitation dans la zone de solidification finale est réalisée à l'aide d'un courant électrique intermittent ou d'un courant électrique à polarité périodiquement inversée.