Procédé de coulée de produits métallurgiques sur une installation de coulée continue comportant un répartiteur

Description

[0001] L'invention concerne la coulée continue des métaux, et plus particulièrement la coulée continue de l'acier, notamment sous forme de bandes minces.

[0002] L'acier liquide est traditionnellement élaboré au convertisseur à partir de fonte liquide ou au four électrique à partir de ferrailles. Puis sa composition précise est réglée dans une poche. Enfin, il est coulé sur une machine de coulée continue. Celle-ci comporte un répartiteur, qui est un récipient revêtu intérieurement de réfractaires et recevant l'acier liquide s'écoulant par le fond de la poche à travers un tube en réfractaire. Le métal liquide s'écoule ensuite par le fond du répartiteur dans une ou plusieurs lingotières sans fond à parois énergiquement refroidies, où s'initie la solidification du produit. Le répartiteur constitue une réserve de métal liquide qui permet de conserver un débit d'alimentation de la lingotière à la valeur désirée à tous les stades de la coulée, notamment en début et en fin de vidange de la poche, ainsi que pendant les périodes où a lieu un changement de poche de coulée. Cela permet de réaliser la vidange de plusieurs poches consécutives sans interrompre la coulée (coulée en en séquence). Autrement dit, le répartiteur sert de récipient « tampon » entre la poche et la ou les lingotières.

[0003] Habituellement, les premières tonnes d'acier coulées, qui ont servi à remplir le répartiteur initialement vide, présentent une propreté inclusionnaire notablement plus médiocre que les suivantes. Cela est dû à la conjonction de deux phénomènes :

• d'une part, le fait que lors des premiers instants du remplissage, l'acier liquide s'écoule à l'air libre, l'extrémité du tube en réfractaire n'étant pas encore immergée dans l'acier liquide ;
• d'autre part des réactions chimiques entre les éléments désoxydants contenus dans l'acier liquide et certains composants de la surface des réfractaires revêtant le répartiteur ; les inclusions issues de ces réactions se concentrent dans le métal servant au remplissage du répartiteur.

[0004] On peut dans une certaine mesure remédier à la première cause en capotant le répartiteur et en insufflant un gaz inerte tel que de l'argon sous le capot, de manière à rendre l'atmosphère du début de coulée non oxydante.

[0005] En revanche, on n'a pas de moyen satisfaisant pour remédier à la deuxième cause, mis à part de revêtir le répartiteur avec des réfractaires très résistants aux attaques chimiques, qui sont inévitablement coûteux et pas toujours optimaux d'un point de vue thermique.

[0006] Les inclusions non-métalliques formées lors du remplissage du répartiteur se retrouvent en grande partie dans les couches superficielles des premières tonnes de produit coulées. Dans le cas où le produit est une brame classique de forte épaisseur (de l'ordre de 200mm par exemple), il peut être tolérable de supprimer ces couches superficielles par un meulage de la surface de la brame ou des quelques brames affectées par ce défaut.

[0007] En revanche, lorsque le produit est une bande mince de quelques mm d'épaisseur, pouvant notamment être coulée sur une installation de coulée entre deux cylindres refroidis intérieurement et tournant en sens contraires, un tel meulage serait absolument rédhibitoire d'un point de vue économique. ll concernerait une surface de produit trop importante et serait donc exagérément long, et enlèverait une quantité de matière excessive par rapport à la quantité d'acier coulée. De plus il nécessiterait un débobinage de la bande avant ses traitements à froid.

[0008] Le but de l'invention est de procurer aux utilisateurs de coulées continues des métaux, notamment d'acier, et en particulier d'installations de coulées de bandes minces, un moyen efficace et économique pour améliorer sensiblement la propreté des premières tonnes coulées .

[0009] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de coulée de produits métalliques sur une installation de coulée continue comportant un répartiteur revêtu intérieurement d'un matériau réfractaire, caractérisé en ce qu'on fixe des tôles métalliques sur la surface dudit matériau réfractaire, préalablement au remplissage dudit répartiteur par le métal liquide à couler.

[0010] Selon une variante de l'invention, on fixe au moins une partie desdites tôles avant une opération de préchauffage du répartiteur.

[0011] Selon une autre variante de l'invention, on fixe lesdites tôles après une opération de préchauffage du répartiteur.

[0012] On peut réaliser un préchauffage final desdites tôles au moyen d'un dispositif à induction.

[0013] Lesdites tôles ont de préférence une composition correspondant à celle du métal coulé.

[0014] Dans un exemple d'application privilégié, l'installation de coulée continue est une installation de coulée continue de bandes minces.

[0015] Comme on l'aura compris, l'invention consiste essentiellement à revêtir intérieurement le répartiteur, avant le début de la coulée, par un ensemble de tôles métalliques évitant un contact direct entre les premières tonnes de métal déversées dans le répartiteur et les réfractaires neufs du répartiteur. Les contacts entre le métal liquide et les réfractaires sont ainsi, pour l'essentiel, retardés jusqu'à la fusion des tôles Celle-ci se produit de préférence à un moment où le répartiteur est complètement rempli, avec des écoulements de métal correspondant à un régime d'écoulements stables.

[0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit.

[0017] Conformément à la pratique antérieure, le répartiteur est revêtu intérieurement par des matériaux réfractaires à base d'oxydes (chaux, magnésie, alumine, silice essentiellement) présents dans des proportions variables. Le choix de la composition de ces réfractaires est dicté par des considérations de réfractarité, de compatibilité chimique avec l'acier à couler et de coût. Ces réfractaires peuvent être sous forme façonnée ou coulable. Puis les réfractaires du répartiteur sont ultérieurement chauffés par des brûleurs pour les sécher et pour leur conférer avant la coulée une température élevée limitant les pertes thermiques du métal liquide lors de son introduction dans le répartiteur.

[0018] Selon l'invention, on prépare également des tôles métalliques destinées à recouvrir au moins la plus grande partie du revêtement intérieur du répartiteur.

[0019] Ces tôles peuvent être fixées séparément sur le fond et les parois latérales du répartiteur par des moyens tels que des clous, des agrafes etc. Au moins certaines d'entre elles peuvent aussi être assemblées les unes aux autres avant leur fixation aux réfractaires du répartiteur.

[0020] Selon une première variante de l'invention, les tôles sont fixées sur les réfractaires du répartiteur alors que ceux-ci sont encore froids. Après cette fixation des tôles, le répartiteur est envoyé à la station de préchauffage, de sorte que les flammes des brûleurs viennent au contact non plus directement des réfractaires, mais des tôles. Il peut en résulter des fusions locales des tôles au niveau des impacts des flammes. Mais ces fusions ne concernent que des zones limitées et ne remettent pas en question l'essentiel des capacités protectrices des tôles. Au cours du préchauffage, les tôles vont se dilater : il faut que les moyens de fixation prennent en compte cette dilatation de manière à éviter que les tôles ne se gondolent exagérément. Par exemple, si on utilise des clous, on peut prévoir à froid un jeu important entre les clous et les contours des orifices pratiqués dans les tôles pour les recevoir.

[0021] Une autre variante de l'invention consiste à installer les tôles dans le répartiteur déjà préchauffé, au moins pour l'essentiel, si on peut utiliser des dispositifs de fixation des tôles protégés contre le rayonnement des réfractaires du répartiteur. Le préchauffage des tôles est ensuite effectué par des brûleurs, ou par un dispositif à induction qui permet d'atteindre la température souhaitée, de l'ordre de 1100-1200°C, en quelques minutes.

[0022] On peut aussi combiner ces deux méthodes en installant une partie des tôles avant le début du préchauffage et le restant à une étape ultérieure.

[0023] Lors du revêtement du répartiteur par les tôles, il faut laisser libre la zone entourant chacune des busettes par où le métal liquide s'écoule lors de la coulée pour que la quenouille commandant l'écoulement du métal liquide par ladite busette puisse jouer son rôle.

[0024] Le matériau des tôles est choisi de telle sorte qu'après sa fusion, les composants qu'il renferme ne modifient pas la composition du métal coulé d'une façon qui le place hors des limites de composition visées pour les produits à couler. Optimalement, les tôles ont une composition conforme à celle desdits produits à couler. Avantageusement, elles sont constituées par des portions de bandes qui ont été rebutées après leur coulée (si on se trouve dans le cas d'une installation de coulée de bandes minces) ou leur laminage, par exemple des têtes et des queues de bobines.

[0025] L'épaisseur des tôles est préférentiellement choisie pour que leur fusion ne s'achève qu'après le remplissage du répartiteur, et de préférence après le début de la coulée, donc à un moment où les écoulements à l'intérieur du répartiteur ont atteint leur régime normal. A ce moment, un contact, direct généralisé entre le métal liquide coulé et les réfractaires est possible sans entraîner une pollution trop forte du métal. En effet, les inclusions issues des premières réactions métal-réfractaire vont se répartir dans un flux de métal en écoulement continu, au lieu de se concentrer dans le métal servant au premier remplissage du répartiteur comme dans la pratique antérieure que l'invention vise à améliorer.

[0026] L'invention trouve, comme on l'a dit, une application privilégiée aux installations de coulée directe de bandes minces, pour lesquelles, en général, les répartiteurs sont de relativement petite taille, donc avec un rapport surface de réfractaires/volume de métal renfermé élevé.

[0027] La coulée d'acier est un exemple privilégié d'application de l'invention, mais il va de soi que celle-ci peut être utilisée pour la coulée continue d'autres métaux et alliages.

Revendications

1. Procédé de coulée de produits métalliques sur une installation de coulée continue comportant un répartiteur revêtu intérieurement d'un matériau réfractaire, caractérisé en ce qu'on fixe des tôles métalliques sur la surface dudit matériau réfractaire, préalablement au remplissage dudit répartiteur par le métal liquide à couler.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe au moins une partie desdites tôles avant une opération de préchauffage du répartiteur.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe lesdites tôles après une opération de préchauffage du répartiteur.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise un préchauffage final desdites tôles au moyen d'un dispositif à induction.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites tôles ont une composition correspondant à celle du métal coulé.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'installation de coulée continue est une installation de coulée continue de bandes minces.