FR3140095A1 - Calcium-based cored wire for metallurgical treatment of a metal bath and corresponding process - Google Patents
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Abstract
Fil fourré à base de calcium pour traitement métallurgique d’un bain de métal et procédé correspondant Fil fourré (1) destiné à être introduit dans un bain de métal en fusion pour réaliser un traitement métallurgique, le fil fourré comprenant un garnissage (2) s’étendant localement selon un axe longitudinal (L), et une enveloppe externe (4) s’étendant longitudinalement autour du garnissage, le garnissage comportant : - un barreau extrudé (8) comportant majoritairement du calcium, - une couche intermédiaire (10) s’étendant longitudinalement entre le barreau extrudé et l’enveloppe externe, la couche intermédiaire comprenant une poudre comportant un ou plusieurs parmi : un métal, un mélange de métaux, un oxyde métallique, un mélange d’oxydes métalliques. La poudre contient au moins 10% en masse d’aluminate de chaux, l’aluminate de chaux contenant au moins la phase hepta-aluminate de dodéca-calcium, et éventuellement l’une et/ou l’autre des phases aluminate de tricalcium et aluminate de monocalcium. Figure pour l'abrégé : Figure 1Cored wire based on calcium for metallurgical treatment of a metal bath and corresponding method Cored wire (1) intended to be introduced into a bath of molten metal to carry out a metallurgical treatment, the cored wire comprising a packing (2) s 'extending locally along a longitudinal axis (L), and an external envelope (4) extending longitudinally around the lining, the lining comprising: - an extruded bar (8) comprising mainly calcium, - an intermediate layer (10) s extending longitudinally between the extruded bar and the external envelope, the intermediate layer comprising a powder comprising one or more of: a metal, a mixture of metals, a metal oxide, a mixture of metal oxides. The powder contains at least 10% by mass of lime aluminate, the lime aluminate containing at least the dodeca-calcium hepta-aluminate phase, and optionally one and/or the other of the tricalcium aluminate phases and monocalcium aluminate. Figure for abstract: Figure 1
Description
La présente invention concerne un fil fourré destiné à être introduit dans un bain de métal en fusion pour réaliser un traitement métallurgique, le fil fourré comprenant un garnissage s’étendant localement selon un axe longitudinal, et une enveloppe externe s’étendant longitudinalement autour du garnissage.The present invention relates to a cored wire intended to be introduced into a bath of molten metal to carry out a metallurgical treatment, the cored wire comprising a packing extending locally along a longitudinal axis, and an external envelope extending longitudinally around the packing .
L’invention concerne également un procédé de traitement métallurgique mettant en œuvre un tel fil fourré.The invention also relates to a metallurgical treatment method using such a cored wire.
Le métal en fusion est, par exemple, de l’acier. Le traitement métallurgique a par exemple pour objectif d’ajouter au métal en fusion au moins une substance destinée à régler la composition du métal en fusion et/ou la composition des précipités ou des inclusions non-métalliques qu’il renferme.Molten metal is, for example, steel. The objective of the metallurgical treatment is, for example, to add to the molten metal at least one substance intended to adjust the composition of the molten metal and/or the composition of the precipitates or non-metallic inclusions that it contains.
En métallurgie, il est connu d’apporter une telle substance au moyen de fils fourrés se présentant sous forme de bobines. Le fil fourré est en général composé d’un garnissage comportant la substance active sous forme pulvérulente, enserré dans une enveloppe métallique réalisée en un métal dont la composition est compatible avec celle du métal en fusion à traiter. Dans le cas du traitement d’un acier en fusion, cette enveloppe est elle-même avantageusement en acier.In metallurgy, it is known to provide such a substance by means of cored wires in the form of coils. The cored wire is generally composed of a packing comprising the active substance in powder form, enclosed in a metal envelope made of a metal whose composition is compatible with that of the molten metal to be treated. In the case of processing molten steel, this envelope is itself advantageously made of steel.
Le fil fourré est introduit dans le bain de métal en fusion grâce à un dispositif d'injection, généralement automatique, introduisant une longueur précise de fil fourré à une vitesse appropriée.The cored wire is introduced into the molten metal bath using an injection device, generally automatic, introducing a precise length of cored wire at an appropriate speed.
Par exemple, il est connu de traiter des aciers par le calcium. Ce traitement vise notamment à modifier la composition chimique des inclusions endogènes du type alumine issues de la désoxydation de l’acier, afin d'obtenir des inclusions qui soient liquides à la température de coulée. Ces inclusions liquides ne s’accrochent pas aux parois des busettes d’une poche ou du répartiteur d’une installation de coulée continue. La coulabilité s'en trouve améliorée, tout comme la qualité finale de l’acier produit, dépendante de la propreté micro-inclusionnaire de l’acier, mesurable par la surface cumulée des micro-inclusions dans un plan de coupe de l’acier.For example, it is known to treat steels with calcium. This treatment aims in particular to modify the chemical composition of endogenous inclusions of the alumina type resulting from the deoxidation of steel, in order to obtain inclusions which are liquid at the casting temperature. These liquid inclusions do not cling to the walls of the nozzles of a ladle or the distributor of a continuous casting installation. The flowability is improved, as is the final quality of the steel produced, depending on the micro-inclusionary cleanliness of the steel, measurable by the cumulative surface area of the micro-inclusions in a cutting plane of the steel.
Il existe de nombreux types de fils fourrés dont le garnissage est constitué d’une poudre de calcium pur ou d’alliage de calcium, ou un mélange de poudres de calcium et de fer, voire d'aluminium. L’alliage couramment appelé CaSi (disiliciure de calcium) ou le mélange de poudres de calcium et de fer (généralement appelé CaFe), par exemple, sont des garnissages largement répandus.There are many types of cored wires whose filling consists of pure calcium powder or calcium alloy, or a mixture of calcium and iron powders, or even aluminum. The alloy commonly called CaSi (calcium disilicide) or the mixture of calcium and iron powders (usually called CaFe), for example, are widely used fillings.
Bien que l’introduction d’un fil fourré dans le bain de métal en fusion soit un moyen ingénieux pour ajouter la substance active au métal en fusion, l’efficacité de l’introduction, est parfois limitée. Par exemple, pour les fils fourrés à base de poudres CaFe utilisés en sidérurgie, le rendement d'addition du calcium, défini comme la quantité de calcium retrouvée dans l’acier après l’injection du fil fourré divisée par la quantité de calcium introduite par le fil fourré consommé, est en général de l'ordre de 10% à 15%, parfois beaucoup moins. La faible efficacité du calcium provient essentiellement du fait de sa faible température de vaporisation. En effet, de l’ordre de 1480°C, cette dernière est généralement inférieure à la température de travail de l’acier liquide ce qui fait que le calcium se vaporise tandis qu’il est introduit dans l’acier liquide.Although the introduction of a cored wire into the bath of molten metal is an ingenious way to add the active substance to the molten metal, the effectiveness of the introduction is sometimes limited. For example, for cored wires based on CaFe powders used in the steel industry, the calcium addition yield, defined as the quantity of calcium found in the steel after the injection of the cored wire divided by the quantity of calcium introduced by the cored wire consumed is generally around 10% to 15%, sometimes much less. The low effectiveness of calcium comes mainly from its low vaporization temperature. Indeed, of the order of 1480°C, the latter is generally lower than the working temperature of liquid steel, which means that the calcium vaporizes while it is introduced into the liquid steel.
Pour remédier au moins en partie à ce problème, et améliorer le rendement d’addition du calcium, il a été proposé des garnissages comprenant un barreau extrudé comportant majoritairement du calcium, et une couche intermédiaire s’étendant longitudinalement entre le barreau extrudé et l’enveloppe externe, la couche intermédiaire comprenant une poudre comportant un métal, un mélange de métaux, un oxyde métallique, ou un mélange d’oxydes métalliques. Le document EP 2 917 377 décrit ce type de fil fourré.To remedy this problem at least in part, and improve the calcium addition yield, packings have been proposed comprising an extruded bar comprising mainly calcium, and an intermediate layer extending longitudinally between the extruded bar and the outer envelope, the intermediate layer comprising a powder comprising a metal, a mixture of metals, a metal oxide, or a mixture of metal oxides. Document EP 2 917 377 describes this type of cored wire.
Il a toutefois été observé que des micro-inclusions non miscibles dans l’acier à la température de coulée subsistent, ce qui crée un risque de bouchage des busettes et limite la qualité finale de l’acier.However, it has been observed that immiscible micro-inclusions in the steel at the casting temperature remain, which creates a risk of clogging of the nozzles and limits the final quality of the steel.
Un but de l’invention est de fournir un fil fourré pour réaliser un traitement au calcium avec un bon rendement d’addition, tout en réduisant davantage le risque de bouchage des busettes et en améliorant la qualité finale de l’acier.An aim of the invention is to provide a cored wire for carrying out a calcium treatment with a good addition yield, while further reducing the risk of clogging of the nozzles and improving the final quality of the steel.
A cet effet, l’invention a pour objet un fil fourré destiné à être introduit dans un bain de métal en fusion pour réaliser un traitement métallurgique, le fil fourré comprenant un garnissage s’étendant localement selon un axe longitudinal, et une enveloppe externe s’étendant longitudinalement autour du garnissage, le garnissage comportant :For this purpose, the subject of the invention is a cored wire intended to be introduced into a bath of molten metal to carry out a metallurgical treatment, the cored wire comprising a packing extending locally along a longitudinal axis, and an external envelope s extending longitudinally around the lining, the lining comprising:
- un barreau extrudé comportant majoritairement du calcium, et- an extruded bar comprising mainly calcium, and
- une couche intermédiaire s’étendant longitudinalement entre le barreau extrudé et l’enveloppe externe, la couche intermédiaire comprenant une poudre comportant un ou plusieurs parmi : un métal, un mélange de métaux, un oxyde métallique, un mélange d’oxydes métalliques,- an intermediate layer extending longitudinally between the extruded bar and the external envelope, the intermediate layer comprising a powder comprising one or more of: a metal, a mixture of metals, a metal oxide, a mixture of metal oxides,
la poudre contient au moins 10% en masse d’aluminate de chaux, l’aluminate de chaux contenant au moins la phase hepta-aluminate de dodéca-calcium, et éventuellement l’une et/ou l’autre des phases aluminate de tricalcium et aluminate de monocalcium. the powder contains at least 10% by mass of lime aluminate, the lime aluminate containing at least the dodeca-calcium hepta-aluminate phase, and optionally one and/or the other of the tricalcium aluminate phases and monocalcium aluminate.
Selon des modes particuliers de réalisation, le fil fourré comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :According to particular embodiments, the cored wire comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
- la poudre contient au moins 50% en masse d’aluminate de chaux ;- the powder contains at least 50% by mass of lime aluminate;
- l’aluminate de chaux contient au moins 5 % en masse d’hepta-aluminate de dodéca-calcium ;- lime aluminate contains at least 5% by mass of dodeca-calcium hepta-aluminate;
- l’aluminate de chaux comprend au moins 50% en masse d’hepta-aluminate de dodéca-calcium ;- the lime aluminate comprises at least 50% by mass of dodeca-calcium hepta-aluminate;
- le garnissage comprend en outre une couche thermiquement isolante s’étendant longitudinalement entre le barreau extrudé et la couche intermédiaire ;- the filling further comprises a thermally insulating layer extending longitudinally between the extruded bar and the intermediate layer;
- le barreau extrudé présente un diamètre équivalent externe D1 dans un plan transversal sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal, la couche intermédiaire présentant un diamètre équivalent externe D2 dans le plan transversal, avec D2 compris entre 1,3 fois et 6,2 fois D1 ;- the extruded bar has an external equivalent diameter D1 in a transverse plane substantially perpendicular to the longitudinal axis, the intermediate layer having an external equivalent diameter D2 in the transverse plane, with D2 between 1.3 times and 6.2 times D1 ;
- l’enveloppe externe comprend un feuillard en acier, en aluminium, en cuivre, en nickel, ou en zinc, ou en un alliage de deux ou plus de ces éléments ; et- the external envelope comprises a strip of steel, aluminum, copper, nickel, or zinc, or an alloy of two or more of these elements; And
- la poudre comprend en outre l’un ou plusieurs parmi : une poudre de fer, une poudre de fluorine et une poudre d’alliage de fer et de silicium.- the powder further comprises one or more of: an iron powder, a fluorite powder and an iron and silicon alloy powder.
Par « diamètre équivalent » d’un élément, on entend le diamètre d’un disque de surface égale à la surface présentée par l’élément en coupe selon un plan transversal. Si l’élément donné présente une coupe circulaire selon le plan transversal, le diamètre équivalent est égal au diamètre ordinaire.By “equivalent diameter” of an element, we mean the diameter of a disk with a surface area equal to the surface presented by the element in section along a transverse plane. If the given element has a circular section along the transverse plane, the equivalent diameter is equal to the ordinary diameter.
Lorsque la notion de diamètre équivalent est utilisée pour un élément, il est implicite que l’élément est localement sensiblement cylindrique, mais pas nécessairement à base circulaire.When the notion of equivalent diameter is used for an element, it is implicit that the element is locally substantially cylindrical, but not necessarily circular in base.
Par « traitement métallurgique », on entend par exemple :By “metallurgical treatment”, we mean for example:
- une modification de la composition chimique du métal en fusion, et/ou- a modification of the chemical composition of the molten metal, and/or
- une modification des propriétés du métal obtenu après solidification du métal en fusion due, par exemple, à la modification de la composition des inclusions ou précipités présents avant le traitement, ou à la création, à la suite du traitement, de telles inclusions ou précipités, et/ou- a modification of the properties of the metal obtained after solidification of the molten metal due, for example, to the modification of the composition of the inclusions or precipitates present before the treatment, or to the creation, following the treatment, of such inclusions or precipitates , and or
- une modification de la population inclusionnaire présente dans le métal liquide en vue d’en améliorer son élaboration (amélioration de la coulabilité en coulée continue).- a modification of the inclusionary population present in the liquid metal with a view to improving its production (improvement of castability in continuous casting).
L’invention concerne en outre un procédé de traitement métallurgique d’un bain de métal en fusion, le procédé comprenant l’étape d’introduire un fil fourré dans le bain de métal en fusion. The invention further relates to a method of metallurgical treatment of a bath of molten metal, the method comprising the step of introducing a cored wire into the bath of molten metal.
Selon un mode particulier de réalisation, le métal en fusion est de l’acier.According to a particular embodiment, the molten metal is steel.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings, in which:
En référence aux figures 1 et 2, on décrit un fil fourré 1 selon l’invention.With reference to Figures 1 and 2, a cored wire 1 according to the invention is described.
Le fil fourré 1 s’étend localement selon un axe longitudinal L. Seule une portion du fil fourré 1 est représentée. La portion représentée s’étend selon l’axe longitudinal L. Ceci ne signifie pas que tout le fil fourré 1 s’étende selon l’axe longitudinal L. En effet, le fil fourré 1 peut présenter une certaine courbure, par exemple s’il est enroulé de façon à occuper moins d’espace.The cored wire 1 extends locally along a longitudinal axis L. Only a portion of the cored wire 1 is shown. The portion shown extends along the longitudinal axis L. This does not mean that the entire cored wire 1 extends along the longitudinal axis L. In fact, the cored wire 1 may have a certain curvature, for example if it is rolled up so that it takes up less space.
De même, on définit un plan transversal P perpendiculaire à l’axe longitudinal L. On comprend que le plan transversal P est transversal pour la portion du fil fourré 1 représentée, c'est-à-dire localement transversal.Likewise, we define a transverse plane P perpendicular to the longitudinal axis L. We understand that the transverse plane P is transverse for the portion of the cored wire 1 represented, that is to say locally transverse.
Le fil fourré 1 est par exemple destiné à être introduit dans un bain d’acier en fusion (non représenté).The cored wire 1 is for example intended to be introduced into a bath of molten steel (not shown).
Le fil fourré 1 comprend un garnissage 2 et une enveloppe externe 4, tous deux s’étendant longitudinalement.The cored wire 1 comprises a packing 2 and an outer casing 4, both extending longitudinally.
L’enveloppe externe 4 forme une portion périphérique du fil fourré 1, destinée à être en contact avec le bain de métal en fusion lorsque le fil fourré 1 est introduit dans le bain de métal en fusion.The external envelope 4 forms a peripheral portion of the cored wire 1, intended to be in contact with the bath of molten metal when the cored wire 1 is introduced into the bath of molten metal.
L’enveloppe externe 4 est avantageusement constituée d’un feuillard métallique 6 replié sur lui-même autour de l’axe longitudinal L.The outer envelope 4 is advantageously made up of a metal strip 6 folded on itself around the longitudinal axis L.
L’enveloppe externe 4 présente par exemple une épaisseur de 0,4 mm environ.The outer envelope 4 has, for example, a thickness of approximately 0.4 mm.
Le feuillard 6 est par exemple en acier, en cuivre, en aluminium, en nickel, ou en zinc, ou bien en un mélange de deux, ou plus, de ces éléments.The strip 6 is for example made of steel, copper, aluminum, nickel, or zinc, or a mixture of two or more of these elements.
Le feuillard 6 comprend avantageusement deux replis longitudinaux 6a, 6b (
Le garnissage 2 comprend un barreau extrudé 8 s’étendant longitudinalement et une couche intermédiaire 10 s’étendant longitudinalement, et radialement entre le barreau extrudé 8 et l’enveloppe externe 4.The lining 2 comprises an extruded bar 8 extending longitudinally and an intermediate layer 10 extending longitudinally and radially between the extruded bar 8 and the external envelope 4.
Le barreau extrudé 8 est avantageusement sensiblement cylindrique à base circulaire. Le barreau extrudé 8 présente un diamètre D1 dans le plan transversal P, avec D1 avantageusement compris entre 2 et 10 mm, par exemple 8 mm.The extruded bar 8 is advantageously substantially cylindrical with a circular base. The extruded bar 8 has a diameter D1 in the transverse plane P, with D1 advantageously between 2 and 10 mm, for example 8 mm.
Le barreau extrudé 8 comprend du calcium. Avantageusement, le barreau extrudé 8 comprend majoritairement du calcium.The extruded bar 8 includes calcium. Advantageously, the extruded bar 8 mainly comprises calcium.
Par «majoritairement», on entend par exemple que le barreau extrudé 8 comprend au moins 50% en masse de calcium, de préférence au moins 90% en masse de calcium.By “mostly”, we mean for example that the extruded bar 8 comprises at least 50% by mass of calcium, preferably at least 90% by mass of calcium.
Dans l’exemple, le barreau extrudé 8 est constitué de calcium de pureté industrielle, par exemple de 98,5% en poids. In the example, the extruded bar 8 is made of calcium of industrial purity, for example 98.5% by weight.
Le barreau extrudé 8 n’est pas un simple amas de matériau pulvérulent compacté lors de la fermeture du fil fourré 1, ni même un agglomérat de grains de poudre (matériau pulvérulent) liés entre eux par un liant de quelque nature que ce soit. Le barreau extrudé 8 est par exemple obtenu par extrusion d’un cylindre plein (billette) de matériau au travers d’une filière grâce à une presse. Le barreau extrudé 8 peut également être obtenu directement par une méthode de coulée continue, le matériau liquide étant solidifié sous forme de barreau continu. La porosité du barreau extrudé 8 est considérée comme quasiment nulle, la densité apparente du barreau étant proche de la densité vraie du matériau.The extruded bar 8 is not a simple mass of powdery material compacted during the closure of the cored wire 1, nor even an agglomerate of grains of powder (powdery material) linked together by a binder of any kind whatsoever. The extruded bar 8 is for example obtained by extruding a full cylinder (billet) of material through a die using a press. The extruded bar 8 can also be obtained directly by a continuous casting method, the liquid material being solidified in the form of a continuous bar. The porosity of the extruded bar 8 is considered to be almost zero, the apparent density of the bar being close to the true density of the material.
Le barreau extrudé 8 présente par exemple un poids métrique de 85 g/m environ et un diamètre D1 de 8,5 mm environ.The extruded bar 8 has, for example, a metric weight of approximately 85 g/m and a diameter D1 of approximately 8.5 mm.
La couche intermédiaire 10 s’étend par exemple dans l’espace situé entre le barreau extrudé 8 et l’enveloppe externe 4.The intermediate layer 10 extends for example in the space located between the extruded bar 8 and the external envelope 4.
La couche intermédiaire 10 présente un diamètre externe équivalent D2. D2 est par exemple tel que le ratio D2/D1 est compris 1,3 et 6,2.The intermediate layer 10 has an equivalent external diameter D2. D2 is for example such that the ratio D2/D1 is between 1.3 and 6.2.
La couche intermédiaire 10 est avantageusement constituée d’une poudre.The intermediate layer 10 advantageously consists of a powder.
La couche intermédiaire 10 est par exemple constituée d’une poudre comportant l’un ou plusieurs parmi : un métal, un mélange de métaux, un oxyde métallique, un mélange d’oxydes métalliques.The intermediate layer 10 is for example made up of a powder comprising one or more of: a metal, a mixture of metals, a metal oxide, a mixture of metal oxides.
La poudre contient au moins 10% en masse d’aluminate de chaux, l’aluminate de chaux contenant au moins la phase hepta-aluminate de dodéca-calcium, et éventuellement l’une et/ou l’autre des phases aluminate de tricalcium et aluminate de monocalcium.The powder contains at least 10% by mass of lime aluminate, the lime aluminate containing at least the dodeca-calcium hepta-aluminate phase, and optionally one and/or the other of the tricalcium aluminate phases and monocalcium aluminate.
L’aluminate de chaux (ou aluminate de calcium) est en général obtenu par calcination d’un mélange d’oxyde de calcium CaO et d’oxyde d’aluminium Al2O3. Dans les conditions normales de température et de pression (101325 Pa, 25°C), en fonction de la fraction massique d’Al2O3dans le mélange initial,l’aluminate de chaux peut se présenter sous les phases stables suivantes :Lime aluminate (or calcium aluminate) is generally obtained by calcination of a mixture of calcium oxide CaO and aluminum oxide Al 2 O 3 . Under normal temperature and pressure conditions (101325 Pa, 25°C), depending on the mass fraction of Al 2 O 3 in the initial mixture , lime aluminate can appear in the following stable phases:
- l'aluminate de tricalcium : 3CaO·Al2O3, également noté C3A dans le domaine de la métallurgie, où C = CaO et A = Al2O3;- tricalcium aluminate: 3CaO·Al 2 O 3 , also noted C3A in the field of metallurgy, where C = CaO and A = Al 2 O 3 ;
- l'hepta-aluminate de dodéca-calcium : 12CaO·7Al2O3ou C12A7, encore appelé mayénite ;- dodeca-calcium hepta-aluminate: 12CaO·7Al 2 O 3 or C12A7, also called mayenite;
- l'aluminate de monocalcium : CaO·Al2O3ou CA ;- monocalcium aluminate: CaO·Al 2 O 3 or CA;
- le dialuminate de monocalcium : CaO·2Al2O3ou CA2 ;- monocalcium dialuminate: CaO·2Al 2 O 3 or CA2;
- l'hexa-aluminate de monocalcium : CaO·6Al2O3ou CA6.- monocalcium hexa-aluminate: CaO·6Al 2 O 3 or CA6.
Selon le diagramme binaire Al2O3-CaO, les domaines de stabilité des phases C3A+C12A7, CA12A7 et C12A7+CA correspondent à des fractions massiques d’Al2O3comprises entre 38% et 64% environ dans le mélange initial. Pour ces proportions, la température à laquelle la première goutte de liquide apparaît (solidus) est inférieure à 1500°C à la pression atmosphérique.According to the Al binary diagram2O3-CaO, the stability domains of the C3A+C12A7, CA12A7 and C12A7+CA phases correspond to mass fractions of Al2O3between approximately 38% and 64% in the initial mixture. For these proportions, the temperature at which the first drop of liquid appears (solidus) is less than 1500°C at atmospheric pressure.
La présence de ces phases est avantageusement déterminée par diffraction des rayons X, avec une précision relative de +/- 5 % pour la quantification massique.The presence of these phases is advantageously determined by X-ray diffraction, with a relative precision of +/- 5% for mass quantification.
Avantageusement, la poudre contient au moins 50% en masse d’aluminate de chaux. Selon un cas particulier, la poudre est constituée d’aluminate de chaux, avantageusement uniquement sous la forme décrite ci-dessus.Advantageously, the powder contains at least 50% by mass of lime aluminate. According to a particular case, the powder consists of lime aluminate, advantageously only in the form described above.
Avantageusement, l’aluminate de chaux comprend au moins 5% en masse d’hepta-aluminate de dodéca-calcium, de préférence au moins 50% en masse d’hepta-aluminate de dodéca-calcium.Advantageously, the lime aluminate comprises at least 5% by mass of dodeca-calcium hepta-aluminate, preferably at least 50% by mass of dodeca-calcium hepta-aluminate.
Selon un cas particulier, l’aluminate de chaux contient au moins 80% en masse d’hepta-aluminate de dodéca-calcium.According to a particular case, the lime aluminate contains at least 80% by mass of dodeca-calcium hepta-aluminate.
Par exemple, la couche intermédiaire 10 comprend en outre l’un ou plusieurs parmi : une poudre de fer, une poudre de fluorine et une poudre d’alliage de fer et de silicium, formant avantageusement le complément à 100%.For example, the intermediate layer 10 further comprises one or more of: an iron powder, a fluorite powder and an iron and silicon alloy powder, advantageously forming the 100% complement.
Selon un mode de réalisation particulier, parmi ces poudres, la couche intermédiaire 10 comprend au moins la poudre de fer, et éventuellement une ou deux des autres poudres.According to a particular embodiment, among these powders, the intermediate layer 10 comprises at least iron powder, and possibly one or two of the other powders.
La poudre de fer améliore la rigidité du fil fourré 1 et le rend plus facile à injecter dans le bain d’acier, notamment en facilitant la traversée de la couche de laitier.The iron powder improves the rigidity of the cored wire 1 and makes it easier to inject into the steel bath, in particular by making it easier to pass through the slag layer.
La poudre de fluorine permet d'abaisser avantageusement la température de solidus (température à laquelle la première goutte de liquide apparaît) et/ou la température de liquidus (température à laquelle l'aluminate de chaux est complètement fondu) de l'aluminate de chaux contenu dans la couche intermédiaire 10.The fluorite powder makes it possible to advantageously lower the solidus temperature (temperature at which the first drop of liquid appears) and/or the liquidus temperature (temperature at which the lime aluminate is completely melted) of the lime aluminate contained in the intermediate layer 10.
La poudre d’alliage de fer et de silicium diminue avantageusement la réactivité du calcium du barreau extrudé 8 avec le bain d’acier.The iron and silicon alloy powder advantageously reduces the reactivity of the calcium of the extruded bar 8 with the steel bath.
Enfin, en vue de conférer un maximum d’efficacité de traitement métallurgique au fil fourré 1, le rapport des diamètres D2/D1 est compris entre 1,3 et 6,2. Cet intervalle a été déterminé à partir des critères suivants.Finally, in order to provide maximum metallurgical processing efficiency to cored wire 1, the ratio of diameters D2/D1 is between 1.3 and 6.2. This interval was determined based on the following criteria.
Afin que la couche intermédiaire 10 soit suffisamment isolante, elle doit être suffisamment épaisse. Il faut donc que l’espace entre le barreau extrudé 8 et l’enveloppe externe 4 soit suffisamment important pour contenir la poudre. Un rapport D2/D1 supérieur ou égal à 1,3 garantit l’espace minimum pour que la protection thermique de la poudre de la couche intermédiaire 10 soit suffisante.In order for the intermediate layer 10 to be sufficiently insulating, it must be sufficiently thick. The space between the extruded bar 8 and the external envelope 4 must therefore be large enough to contain the powder. A D2/D1 ratio greater than or equal to 1.3 guarantees the minimum space for the thermal protection of the powder of the intermediate layer 10 to be sufficient.
Un rapport D2/D1 inférieur ou égal à 6,2 se fonde sur des considérations à la fois métallurgiques et économiques. Il permet de garantir une proportion minimale de substance active (barreau extrudé 8) par rapport à la substance isolante. Un trop fort déséquilibre engendre des pertes thermiques importantes du bain de métal liquide à traiter (trop d’apport de poudre au regard de l’apport de substance active), mais également une augmentation du coût de revient du fil fourré.A D2/D1 ratio less than or equal to 6.2 is based on both metallurgical and economic considerations. It guarantees a minimum proportion of active substance (extruded bar 8) in relation to the insulating substance. Too much imbalance generates significant thermal losses from the bath of liquid metal to be treated (too much powder intake compared to the active substance intake), but also an increase in the cost price of the cored wire.
Le garnissage 2 peut également comporter une couche thermiquement isolante 12 recouvrant le barreau 8.The lining 2 can also include a thermally insulating layer 12 covering the bar 8.
Dans la présente demande, on entend par « couche thermiquement isolante » une couche additionnelle autour du barreau extrudé 8. La couche additionnelle permet de retarder le transfert thermique depuis l’extérieur du fil fourré 1 vers son cœur lorsque le fil fourré est introduit dans un bain de métal liquide. La couche additionnelle est adaptée pour constituer une barrière thermique supplémentaire entre le milieu extérieur au fil fourré (métal liquide) et le barreau extrudé. La propagation de la chaleur est ralentie du fait de la présence de la couche additionnelle. La montée en température du barreau extrudé est donc retardée.In the present application, the term "thermally insulating layer" means an additional layer around the extruded bar 8. The additional layer makes it possible to delay the thermal transfer from the exterior of the cored wire 1 towards its core when the cored wire is introduced into a liquid metal bath. The additional layer is adapted to constitute an additional thermal barrier between the environment external to the cored wire (liquid metal) and the extruded bar. The propagation of heat is slowed down due to the presence of the additional layer. The rise in temperature of the extruded bar is therefore delayed.
La couche isolante 12 comprend par exemple du papier, du papier humidifié, du papier métallisé ou du métal. La couche isolante permet d’ajuster le coefficient de transfert thermique global entre le bain de métal en fusion et le barreau extrudé 8. Avantageusement, la couche isolante 12 permet de retarder la fusion complète du fil fourré 1.The insulating layer 12 comprises, for example, paper, moistened paper, metallized paper or metal. The insulating layer makes it possible to adjust the overall heat transfer coefficient between the bath of molten metal and the extruded bar 8. Advantageously, the insulating layer 12 makes it possible to delay the complete melting of the cored wire 1.
Des exemples de couches thermiquement isolantes sont fournis dans la demande FR-A-2871477 de la demanderesse.Examples of thermally insulating layers are provided in the applicant's application FR-A-2871477.
Le fait que la couche thermiquement isolante soit avantageusement située sur le barreau extrudé 8 et l’entoure par exemple complètement améliore en outre la protection thermique du barreau extrudé.The fact that the thermally insulating layer is advantageously located on the extruded bar 8 and for example completely surrounds it also improves the thermal protection of the extruded bar.
Le fil fourré 1 est par exemple destiné à être introduit dans un bain d’acier en fusion (non représenté).The cored wire 1 is for example intended to be introduced into a bath of molten steel (not shown).
Exemple: Example :
Traitement d’une poche d’acier de d’acier en fusion de 245 tonnes.Treatment of a 245 ton molten steel ladle.
Fil fourré de diamètre 13,6 mm comprenant :Cored wire with a diameter of 13.6 mm including:
- un barreau extrudé en calcium de pureté industrielle, de 8,5 mm de diamètre, de poids métrique 85 g/m,- an extruded calcium bar of industrial purity, 8.5 mm in diameter, metric weight 85 g/m,
- une couche intermédiaire constituée d’une poudre d’aluminate de chaux comprenant soit les phases aluminate de tricalcium et hepta-aluminate de dodéca-calcium, soit les phases hepta-aluminate de dodéca-calcium et aluminate de monocalcium, avec au moins 50% en masse d’hepta-aluminate de dodéca-calcium dans chacun de ces deux cas,- an intermediate layer consisting of a lime aluminate powder comprising either the tricalcium aluminate and dodeca-calcium hepta-aluminate phases, or the dodeca-calcium hepta-aluminate and monocalcium aluminate phases, with at least 50% by mass of dodeca-calcium hepta-aluminate in each of these two cases,
- un feuillard en acier d’épaisseur 0,40 mm.- a steel strip with a thickness of 0.40 mm.
Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, notamment la présence d’aluminate de chaux contenant au moins la phase hepta-aluminate de dodéca-calcium, et éventuellement l’une et/ou l’autre des phases aluminate de tricalcium et aluminate de monocalcium, avantageusement avec l’hepta-aluminate de dodéca-calcium majoritaire en fraction massique dans l’aluminate de chaux, le fil fourré 1 permet un traitement au calcium d’un acier avec une réduction de la surface cumulée des micro-inclusions (particules non métalliques non miscibles dans l’acier à la température de traitement de l’acier liquide). Ceci améliore la qualité finale de l’acier, tout en réduisant le risque de bouchage des busettes par des particules non liquides pendant la production.Thanks to the characteristics described above, in particular the presence of lime aluminate containing at least the dodeca-calcium hepta-aluminate phase, and possibly one and/or the other of the tricalcium aluminate and monocalcium aluminate phases, advantageously with the majority of dodeca-calcium hepta-aluminate in mass fraction in the lime aluminate, the cored wire 1 allows a calcium treatment of a steel with a reduction in the cumulative surface area of micro-inclusions (non-metallic particles immiscible in steel at the processing temperature of liquid steel). This improves the final quality of the steel, while reducing the risk of nozzles being blocked by non-liquid particles during production.
Claims (10)
- un barreau extrudé (8) comportant majoritairement du calcium, et
- une couche intermédiaire (10) s’étendant longitudinalement entre le barreau extrudé (8) et l’enveloppe externe (4), la couche intermédiaire (10) comprenant une poudre comportant un ou plusieurs parmi : un métal, un mélange de métaux, un oxyde métallique, un mélange d’oxydes métalliques,
caractérisé en ce que la poudre contient au moins 10% en masse d’aluminate de chaux, l’aluminate de chaux contenant au moins la phase hepta-aluminate de dodéca-calcium, et éventuellement l’une et/ou l’autre des phases aluminate de tricalcium et aluminate de monocalcium.Cored wire (1) intended to be introduced into a bath of molten metal to carry out a metallurgical treatment, the cored wire (1) comprising a packing (2) extending locally along a longitudinal axis (L), and an external envelope (4) extending longitudinally around the lining (2), the lining (2) comprising:
- an extruded bar (8) comprising mainly calcium, and
- an intermediate layer (10) extending longitudinally between the extruded bar (8) and the external envelope (4), the intermediate layer (10) comprising a powder comprising one or more of: a metal, a mixture of metals, a metal oxide, a mixture of metal oxides,
characterized in that the powder contains at least 10% by mass of lime aluminate, the lime aluminate containing at least the dodeca-calcium hepta-aluminate phase, and optionally one and/or the other of the phases tricalcium aluminate and monocalcium aluminate.
Priority Applications (2)
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| FR2209629A FR3140095A1 (en) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | Calcium-based cored wire for metallurgical treatment of a metal bath and corresponding process |
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Citations (3)
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- 2022-09-22 FR FR2209629A patent/FR3140095A1/en active Pending
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2023
- 2023-09-21 WO PCT/EP2023/076036 patent/WO2024062016A1/en unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2024062016A1 (en) | 2024-03-28 |
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