Procédé de fabrication d'acier semi-calmé

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un acier accusant les propriété favorables de l'acier semi-calmé.

[0002] Il est connu que les têtes de lingots d'aciers calmés présentent une retassure plus ou moins prononcée qui conduit au chutage des têtes. L'envergure de cette retassure et du chutage qui en résulte ne sc laisse réduire que par des moyens coûteux, tels que le masselottage et/ou le réchauffage.

[0003] Les aciers semi-calmés par contre, dégagent au cours de leur solidification en lingotière des quantités de gaz qui varient suivant le degré du calmage et la composition chimique de l'acier. Ces gaz compensent l'espace qui serait dû à une retassure à la tête du lingot, grâce à la formation d'une multitude de creux ou soufflures.

[0004] En effet, la pression ferrostatique qui règne à l'intérieur du lingot en voie de solidification refoule les bulles de gaz vers la moitié supérieure de celui-ci. D'autre part, suivant le degré du calmage et de l'envergure du dégagement des gaz les soufflures formées se retrouvent plus ou moins près de la surface du lingot où elles peuvent conduire à des défauts sur les produits finis lors de la transformation ultérieure des lingots.

[0005] Si un acier semi-calmé correct présente donc normalement une peau épaisse, d'excellente qualité, il se peut qu'on observe l'apparition de soufflures préjudiciables à la peau même du lingot.

[0006] Un a essayé par conséquent d'ajuster les quantités de gaz dégagées au cours de la solidification en ajoutant à l'acier des calmants en quantités déterminées. Or, il s'est avéré impossible de diriger l'évolution des gaz de manière tout a fait reproductible, étant donné que les facteurs qui régissent la solidification sont nombreux et difficiles à contrôler.

[0007] Le but de l'invention est donc de proposer un prucédé de fabrication d'un acier accusant, les propriétés favorables de l'acier semi-calmé, notamment cu ce qui concerne la composition des lingots coulés, tout en évitant les désavantages normalement inhérents à l'acier semi-calmé.

[0008] Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui prévoit de couler en lingotière un acier totalement calmé et de traiter ledit acier en faisant agir à l'intérieur de la lingotière au cours ou après la coulée un gaz susceptible de créer à l'intérieur du corps du lingot uuc multitude de creux. Ce gaz est de préférence un gaz neutre ou un gaz réducteur iusufflé dans la masse du métal non encore solidifié.

[0009] L'idée qui est à la base du procédé suivant l'invention consiste à mettre à profit d'abord le fait que l'acier totalement calmé se solidifie à la suite de la coulée sans qu'il y ait formation de gaz et par conséquent sans qu'il y ait un dégagement de gaz qui se déroulerait de façon non-contrôlable ou difficile à contrôler et d'aboutir ensuite à une nuance semi-calmée par insufflation contrôlée de gaz. Cette insufflation de gaz dans de l'acier calmé ne saurait altérer la composition chimique de l'acier, puisque le gaz en question ne provoque pas d'oxydation, si bien que le risque d'une déviation de la nuance de l'acier que l'on s'est proposé de fabriquer, est écarté. Par ailleurs, le gaz insufflé crée à l'intérieur du corps du lingot en cours de solidification une multitude de mini-creux dont le volume suffit à compenser la retassure qui se serait formée par contraction à la tête d'un lingot coulé à partir d'un acier calmé sans ajoute de gaz.

[0010] Le résultat global est un lingot accusant une peau d'excellente qualité, ainsi qu'une situation intérieure uniforme présentant une multitude de mini-creux qui sont répartis de façon uniforme à travers le corps du lingot.

[0011] Le procédé suivant l'invention permet donc d'obtenir un acier qui réunit les propriétés favorables de l'acier semi-calmé avec celles de l'acier totalement calmé, tout en réduisant au minimum le chutage des têtes de lingots.

[0012] Selon une première technique, il est prévu d'opérer l'insufflation par en haut à l'intérieur de la linge- tière, à l'aide d'une lance immergée.

[0013] L'avantage de cette technique d'insufflation réside dans le fait qu'il est possible de changer la profondeur d'immersion de ladite lance au cours de l'insufflation, ce qui peut, résulter en une optimisation du degré de répartition du gaz insufflé à travers le corps du lingot.

[0014] Une deuxième technique prévoit d'insuffler le gaz par en bas à l'intérieur de la lingotière par exemple à travers une pierre poreuse ou un tube logé dans l'embase de la lingotière.

[0015] L'avantage de cette technique réside dans le fait qu'elle est pratique et peu onéreuse. En plus il n'y a pas d'outils à manoeuvrer comme c'est le cas pour l'insufflation par en haut.

[0016] Suivant l'invention les gaz insufflés sont des gaz qui accusent dans l'acier liquide une meilleure solubilité à haute température qu'à basse température.

[0017] Les gaz qui entrent en ligne de compte pour être insufflés au cours de l'exécution du procédé suivant l'invention sont, de préférence des gaz neutres, tel que l'azote ou bien des gaz réducteurs, tel que l'hydrogène ou bien encore des composés des deux, tels que NH₃ ou N₂H₄. De même il n'est pas exclu de provoquer l'effet décrit en tout ou en partie par des gaz engendrés par la décomposition thermique de produits solides insufflés ou par des vapeurs de métaux.

[0018] L'hydrogène possède la propriété d'être moins soluble dans l'acier à basse température qu'à temperature élevée et de conduire à la formation de bulles ou de creux non-oxydés lors de la solidification de l'acier. Ce gaz est donc particulièrement adapté à servir au cours de l'exécution du procédé suivant l'invention, du moins lors de la coulée de nuances d'acier non-sensibles à la formation de flocons.

[0019] L'insufflation de gaz suivant l'invention est donc une addition à l'acier d'un ingrédient qui à températures plus basses crée une multitude de creux à travers tout le lingot. Cette addition est une manoeuvre tout à fait différente d'un brassage, où l'on insuffle des gaz dans le seul but de provoquer à l'intérieur de l'acier liquide une agitation ou des remous.

[0020] Suivant l'invention il est avantageux de fermer en fin de coulée la tête de la lingotière à l'aide de limailles de fer ou d'un couvercle en tôle fine.

[0021] Ceci permet de renforcer l'effet de retention des gaz solubles dans l'acier liquide à températures élevées.

Revendications

1) Procédé de fabrication d'un acier accusant les propriétés favorables de l'acier semi-calmé, notamment en ce qui concerne la composition de lingots coulés, caractérisé en ce que l'on coule en lingotière un acier totalement calmé et que l'on fait agir sur Ledit acier au cours ou après la coulée un gaz susceptible de créer à l'intérieur du corps du lingot une multitude de creux.

2) Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est insufflé par en haut à l'intérieur de la lingotière à l'aide d'une lance.

3) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est insufflé par en bas à l'intérieur de la lingotière, notamment à travers une pierre poreuse.

4) Procédé suivant les revendications 1-3, caractérisé en ce que les gaz insufflés à l'intérieur de la lingo- tiere sont des gaz qui accusent dans l'acier liquide une meilleure solubilité à température élevée qu'à température basse.

5) Procédé suivant les revendications 1-4, caractérisé en ce que le gaz insufflé est un gaz neutre resp. un gaz réducteur.

6) Procédé suivant les revendications 1-5, caractérisé en ce que les gaz insufflés sont l'hydrogène, l'azote, l'ammoniac ou l'hydrazine.

7) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie du gaz de est engendrée à l'intérieur du métal par décomposition thermique d'un produit solide insufflé.

8) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que tout ou partie du traitement est effectué par des vapeurs de métaux.

9) Procédé suivant les revendications 1-8, caractérisé en ce que l'on ferme en fin de coulée la tête de la lingotière à l'aide de limailles de fer ou d'aluminium ou à l'aide d'un couvercle en tôle fine.