LU83476A1 - Perfectionnements aux procedes de coulee continue des metaux,et lingotiere pour la mise en oeuvre de ces procedes - Google Patents

Description

i i -ΙΟ 2150/8107- CENTRE DE RECHERCHES METALLÜGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

Perfectionnements aux procédés de coulée continue des métaux, et lingotière pour la mise en oeuvre de ces procédés.

La présente invention se rapporte à des perfectionnements concernant des procédés de coulée continue des métaux, et spécialement de coulée continue des aciers, principalement ceux qui présentent une teneur en carbone comprise entre 0,1 % et 0,2 %.

Au cours du processus d'extraction du lingot hors d'une lingo-tière de coulée continue, alimentée en métal (par exemple en acier) de façon continue à son orifice supérieur, les forces de frottement entre lingotière et lingot subissent des variations importantes dues notamment au mouvement oscillatoire ^^^imposé à la lingotière.

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On sait que pendant une phase du cycle d'oscillation de la lingotière, la vitesse de descente de celle-ci est supérieure à celle du lingot, et l'on a constaté que pendant cette phase, la partie supérieure du lingot, particulièrement mince à l'endroit où commence sa solidification, était sujette à une sollicitation de flexion vers l'intérieur de la lingotière, ce qui provoque son incurvation vers cet intérieur.

Ce phénomène provoque, par contraction de l'acier, la formation d'une ride d'oscillation qui peut servir d'amorce à la fissuration de la peau du lingot à un niveau inférieur à celui où commence la solidification, car en cet endroit, la peau du brin d'acier est plus mince et est donc plus affectable par * les contraintes thermiques et mécaniques qui sollicitent le brin d'acier durant sa solidification,comme d'ailleurs pendant son refroidissement dans la machine de coulée continue.Le phénomène étant répétitif, la surface extérieure du lingot présente une suite de rides successives affectant la qualité de son. aspect.

Pour rendre au lingot un aspect satisfaisant, on est,lors du conditionnement, actuellement contraint de perdre par chalu-meautage ou meulage, une certaine quantité de métal, ce qui constitue un inconvénient important.

. La présente invention a pour objet un procédé grâce auquel on peut remédier à cet inconvénient.

Le procédé, objet de la présente invention, au cours duquel on coule du métal liquide dans une lingotière de coulée continue, est essentiellement caractérisé en ce que la paroi de la partie supérieure de la lingotière faisant face à la zone de métal où commence la solidification et où se forme la ride d'oscillation, est moins refroidie que la partie inférieure de ,1a dite lingotière.

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De cette façon, on réduit la tendance à la flexion vers l'intérieur de la partie de lingot où commence la solidification, et par voie de conséquence, la formation de la ride.

Suivant une première modalité opérationnelle de ce procédé, on réalise ce refroidissement différentiel en constituant la dite face supérieure d'un insert de dimensions appropriées et dont la conductibilité thermique est inférieure à celle du cuivre.

Cet insert réduit le transfert de chaleur dans la partie supérieure du lingot, au niveau de la formation des rides d'oscillation.

Suivant une variante de cette modalité, on peut faire usage d'un insert dont les dimensions ont été calculées pour obtenir le refroidissement différentiel cherché, en lui conférant à sa partie supérieure une épaisseur plus grande que celle de sa partie inférieure, ce qui atténue l'effet de refroidissement à la dite partie supérieure.

Il est également possible de pourvoir la lingotière de coulée continue de deux circuits de refroidissements par eau distincts, ou véhiculant des fluides refroidissants de conductibilités thermiques différentes ou de modifier (renforcer) l'épaisseur de celle-ci en sa partie supérieure, de telle façon que le re-v froidissement de la dite partie supérieure soit moindre que celui de la partie inférieure, la température de la paroi interne de la partie supérieure de la lingotière ne pouvant toutefois pas, dans le cas du cuivre ou du cuivre faiblement allié, dépasser des températures comprises entre 200°C et 350°C suivant la nature et la teneur des éléments alliés au cuivre (par exemple Ag, P, Te, Zr, Cr, Be, Ni, Si,...).

Suivant l'invention, on peut utiliser comme insert un acier inoxydable ou tout autre matériau métallique réfractaire, de »mouillabilité de préférence la plus faible possible vis-à-vis À ‘ » [ - 4 - ί de l'acier et du laitier de poudre, un matériau électrofondu, un cermet, du nitrure de bore. Ces matériaux peuvent même présenter une certaine porosité, grâce à laquelle on peut souffler au travers, vers le métal, un gaz par exemple de l'argon ou de l'azote, éventuellement préchauffé.

I Suivant une seconde variante avantageuse du procédé de l'inven- ! tion, la partie supérieure de la lingotière comporte côté face au métal en cours de solidification, une plaque vibrante ou un matériau, par exemple du genre de ceux cités, mis en vibration, ce qui a notamment pour effet de détruire toute tendance au collement de la peau du lingot sur la lingotière.

„ Il ne sort pas du domaine de l'invention de constituer la lingotière ea, deux parties superposées, chaque partie disposant de son système de refroidissement propre, et la partie inférieure étant de surcroît soumise à un mouvement vibratoire.

Il est également avantageux, suivant l'invention, de réaliser ce refroidissement différentiel, en augmentant dans la région des bords de la lingotière, l'épaisseur de la couche de poudre de couverture habituellement déposée sur le métal liquide et destinée à servir de lubrifiant. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus avec des lubrifiants sous forme non pulvérulente, par exemple agglomérés, en plaquettes ou rubans.

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On peut également faire usage de l’un ou l'autre moyen de chauffage (non oxydant de préférence), focalisé contre le bord supérieur interne de la lingotière faisant face à la zone de métal en cours de début de solidification.

A titre d'exemple non limitatif, une focalisation par voie optique, comme un émetteur laser, électrique ou inductive, I peut être utilisée..

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5.- L'expérience a montré qu'une telle méthode permettait d'obtenir un lingot dont la face externe ne portait plus ou presque plus les rides susmentionnées.

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Claims (11)

1. Procédé de coulée continue des métaux, et en particulier de l'acier, caractérisé en ce qu'au cours de la coulée du mé- * tal dans la lingotière de coulée continue, la paroi de la par tie supérieure de la lingotière, qui fait face à la zone de métal où commence la solidification, est moins refroidie que la partie inférieure de la lingotière (refroidissement différentiel) .

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise ce moindre refroidissement en faisant usage, dans la lingotière, de deux circuits de refroidissement à l'eau distincts, ou véhiculant des fluides refroidissants de conductibilités thermiques différentes, de telle façon que le refroidissement de la dite partie supérieure soit moindre que celui de la partie inférieure, la température de la paroi interne ne pouvant toutefois pas, dans le cas d'une lingotière en cuivre ou en cuivre faiblement allié, dépasser des températures comprises entre 200°C et 350°C (suivant la nature et la teneur des éléments d'alliage) .

3. Procédé suivant larevendication 1, caractérisé en ce que ce refroidissement différentiel est réalisé en augmentant dans la région des bords de la lingotière,l'épaisseur de poudre ou matériau de couverture habituellement déposé sur le métal liquide et destiné à servir de lubrifiant. 1 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, . pour obtenir un refroidissement différentiel, on fait usage d'un moyen de chauffage (non oxydant de préférence) dirigé 4 contre le bord supérieur interne de la lingotière faisant face à la zone de métal en cours de début de solidification, par exemple un moyen électrique (inductif ou autre), une f focalisation par voie optique, par exemple un émetteur laser...

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5. Lingotière pour la mise en oeuvre des procédés repris à l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que sa face supérieure interne comporte un insert de dimensions appropriées et dont la conductibilité thermique est inférieure à celle du cuivre.

6. Lingotière suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'épaisseur de 1'insert à sa partie supérieure est supérieure à son épaisseur à sa partie inférieure.

7. Lingotière suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que 1'insert comporte un ou plusieurs des composants suivants : acier inoxydable, matériau électro-- fondu, cermet, nitrure de bore..., ou tout autre matériau mé tallique ou réfractaire ne présentant qu'une très faible mouil-labilité vis-à-vis du métal coulé et du laitier provenant de la poudre de couverture, lesquels composants peuvent présenter une certaine porosité.

8. Lingotière suivant l'une ou l'autre des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que 1'insert peut être accompagné ou constitué par une plaque vibrante, le tout muni des moyens pour mettre la plaque et/ou 1'insert en état de vibration.

, 9. Lingotière pour la mise en oeuvre des procédés repris aux revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux parties superposées, chacune des deux parties étant munie de son dispositif propre de refroidissement, la partie supérieure étant de surcroît pourvue d'un moyen pour la faire , vibrer. JL * ♦ 8.-

10. Procédé pour la mise en oeuvre de la lingotière reprise sous les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'on souffle au travers de l'insert vers le métal à l'intérieur de la lingotière, un gaz tel que par exemple de l'argon ou de , l'azote, éventuellement préchauffé.

11. Procédés et lingotières tels que décrits et revendiqués plus haut. ^ ^ *