PROCEDE POUR COULER EN CONTINU UN METAL A RESISTANCE MECANIQUE AMELIOREE ET PRODUIT OBTENU PAR LE PROCEDE

Description

Objet de l'invention

[0001] La présente invention se rapporte à un nouveau procédé pour la coulée en continu d'un métal en fusion, en particulier de l'acier, permettant d'obtenir un produit intermédiaire tel que brame, billette, fil, etc., avant traitement thermomécanique ultérieur tel que laminage, recuit continu, etc., de sorte que sa composition chimique a été modifiée par ajout d'éléments, en vue de lui conférer une résistance mécanique plus élevée.

[0002] La description qui suit fait plus particulièrement référence à la coulée continue de l'acier. Ce choix n'a toutefois qu'un caractère d'exemple et n'entraîne aucune limitation de l'invention.

[0003] L'invention se rapporte également au produit à caractéristiques mécaniques améliorées obtenu par le procédé.

Etat de la technique

[0004] La technique de coulée continue d'acier est bien connue. Elle consiste essentiellement à alimenter, avec de l'acier en fusion provenant d'une poche de coulée ou d'un panier répartiteur (tundish), un moule refroidi en cuivre ou alliage de cuivre, appelé lingotière de coulée continue, cette dernière étant ouverte à son extrémité inférieure, et à en extraire par cette ouverture un lingot sous forme d'un brin continu partiellement solidifié.

[0005] En général, l'acier en fusion est introduit dans la lingotière au moyen d'au moins une busette, c'est-à-dire un élément généralement tubulaire disposé entre le panier répartiteur et la lingotière. L'extrémité inférieure de la busette est pourvue habituellement d'un ou deux orifices de sortie sis dans l'axe de la busette ou latéralement, et débouche sous le niveau libre d'acier liquide présent dans la lingotière.

[0006] On connaît également des évolutions des busettes destinées à obtenir un meilleur refroidissement de l'acier liquide surchauffé en provenance du panier répartiteur. Le but est d'obtenir de l'acier pâteux à l'entrée de la lingotière. Ces busettes peuvent présenter notamment un échangeur de chaleur constitué d'un tube en cuivre refroidi à eau ou encore un déflecteur ou dôme. Celui-ci a pour rôle de forcer l'acier surchauffé à ruisseler en une couche mince le long des parois de la busette, ce qui permet d'augmenter notablement la surface d'échange thermique. Le refroidissement du conduit assure l'élimination de la surchauffe de l'acier et provoque l'apparition d'une fraction solide qui rend l'acier pâteux à son entrée dans la lingotière. L'introduction d'un gaz protecteur sous pression, par exemple de l'argon, dans le conduit provoque une surpression qui empêche tout entraînement d'air par l'acier liquide, qui conduirait à l'oxydation de celui-ci ou à la formation d'alumine avec bouchage de la busette. Cette technique décrite dans le brevet EP-B-269 180 porte le nom de coulée en jet creux ou au moyen d'une busette HJN pour hollow jet nozzle.

[0007] Une autre évolution, décrite dans le brevet EP-B-605 379, se rapporte à l'injection dans le jet creux d'une certaine quantité de matière métallique finement divisée, en utilisant comme vecteur un gaz non oxydant en légère surpression par rapport à la pression atmosphérique, afin d'empêcher toute entrée d'air. Le but est d'obtenir, selon le cas, un affinement de la structure de solidification par création de nouveaux germes de solidification ou une modification de la composition chimique de base de l'acier.

[0008] On connaît encore une busette de coulée continue à jet tournant, décrite dans le brevet BE-A-101 20 37, composée d'un conduit vertical comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur ou dôme, dont la fonction est également de dévier le métal entrant dans la busette vers la surface intérieure dudit conduit et qui comporte trois bras disposés en étoile par rapport à l'axe de la busette et inclinés par rapport à l'horizontale. Ces bras sont configurés pour imprimer à l'acier liquide un mouvement tournant hélicoïdal le long de la paroi interne. L'acier liquide sort alors par deux ouïes latérales de la busette avec une vitesse nettement plus faible que celle obtenue avec une busette conventionnelle pour un même débit, ce qui améliore la qualité des lingots extraits (moins d'inclusions et de bulles de gaz).

[0009] La coulée continue de produits à base d'acier de composition chimique mixte ou bi-composants a également suscité un très grand intérêt dans un nombre important d'applications spécifiques, aussi bien pour les produits longs que pour les produits plats (par exemple réduction de la teneur en silicium à la surface des brames, afin d'améliorer l'aptitude à la galvanisation des produits laminés ; modification de la teneur en carbone en surface des aciers péritectiques pour améliorer leur coulabilité ; coulée de produits dont les propriétés mécaniques varient le long de leur épaisseur, comme par exemple une haute résistance en surface et une grande ductilité à coeur, etc.). Le terme bi-composants désigne des produits dont la composition chimique de l'acier est différente selon l'endroit du produit investigué, par exemple différente en peau par rapport au coeur. Pour répondre à ce besoin, la Demanderesse a proposé, dans la demande internationale WO-A-02/30598, une busette de coulée continue présentant dans sa partie supérieure un organe répartiteur à dôme conçu pour séparer l'acier liquide en deux jets, un jet interne et un jet externe, dans deux zones physiquement bien séparées. Des moyens d'injection de matière gazeuse, liquide ou solide finement divisée (poudre dont la taille des particules est typiquement supérieure à 100 microns) sous le dôme dans la zone interne permettent la formation d'un acier de composition chimique différente de celle de l'acier de base, coulé dans la zone externe.

[0010] Par ailleurs, il est connu que les traitements thermomécaniques classiques visant à augmenter les caractéristiques mécaniques d'un acier, par exemple par la microstructure (martensite, bainite, etc.) ou par une précipitation endogène, possèdent l'inconvénient que la structure de l'acier obtenu finalement peut être altérée par un post-traitement thermique du produit (par exemple soudage, galvanisation, etc.). Il serait dès lors souhaitable, au moins dans certains cas de pouvoir couler directement un produit dont la structure et par conséquent les propriétés mécaniques soient stables tout au long des traitements ultérieurs que pourrait subir le produit.
Le document DE-A-102 53 577 se rapporte à un procédé de fabrication de produits ferreux durcis par dispersion, selon lequel une poudre est mélangée aux produits ferreux. Le procédé selon l'invention se caractérise par le fait que ladite poudre se compose de particules de céramique dont le diamètre est compris entre 1 et 200 nm et en ce qu'on effectue une solidification contrôlée par l'intermédiaire d'un surrefroidissement de la fusion.

Buts de l'invention

[0011] La présente invention vise à fournir une solution qui permette de s'affranchir des inconvénients de l'état de la technique.

[0012] La présente invention vise en particulier à fournir un procédé de coulée en continu qui permette d'obtenir des brames ou des billettes de composition chimique adaptée pour conférer à l'acier une plus grande résistance mécanique avant laminage.

[0013] L'invention vise notamment à obtenir un acier de composition chimique homogène et/ou de structure stabilisée vis-à-vis d'un procédé de laminage et/ou de traitement thermomécanique postérieur à la coulée.

[0014] Un but particulier de la présente invention est d'exploiter la technique du jet creux pour injecter au travers de la busette de coulée continue des particules de céramique finement divisées.

Principaux éléments caractéristiques de l'invention

[0015] Un premier objet de la présente invention se rapporte à un procédé pour la coulée continue d'un métal sous forme d'un jet creux dans une busette sise entre une poche de coulée ou un panier répartiteur et une lingotière de coulée continue, ladite busette comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur capable de dévier au moins une partie du métal liquide arrivant à l'entrée de la busette vers une paroi interne de la busette avant que celui-ci ne pénètre dans la lingotière, ledit procédé comprenant une injection dans un volume intérieur du jet creux de matière solide finement divisée comprenant des nanoparticules de céramique technique, de taille caractéristique inférieure à 200 nm, et de préférence à 100 nm, lesdites nanoparticules étant agglomérées, préalablement à leur injection dans la busette, en microparticules de taille comprise entre 10 et 1000 microns, et de préférence entre 100 et 200 microns, caractérisé en ce que lesdites nanoparticules sont agglomérées en microparticules dans une matrice métallique constituée ou non du même métal que le métal coulé.

[0016] Avantageusement, les nanoparticles de céramique technique comprennent des nanoparticules d'oxydes, de nitrures, de carbures; de borures, de siliciures et/ou des composés de ceux-ci.

[0017] De préférence, les oxydes sont Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, MgO, ZrO₂ ou Y₂O₃.

[0018] Toujours avantageusement, la taille des nanoparticules est comprise entre 10 et 100 nm.

[0019] Toujours selon l'invention, la quantité de nanoparticules incorporées dans le métal liquide est inférieure ou égale à 5 pour cent, de préférence comprise entre 0,1 et 1 pour cent, en poids de métal coulé.

[0020] Selon un mode d'exécution préféré de l'invention, les nanoparticules de céramique injectées dans le volume intérieur du jet creux de la busette sont en suspension dans un gaz non oxydant, de préférence de l'argon, ledit gaz étant en légère surpression par rapport à la pression atmosphérique et au plus égale à la pression statique du métal coulé à l'entrée de celui-ci dans la lingotière.

[0021] Selon un autre mode d'exécution-préféré de l'invention, les nanoparticules de céramique agglomérés sont injectées dans le volume intérieur du jet creux de la busette au moyen d'un dispositif mécanique de transport tel qu'une vis sans fin.

[0022] De manière particulièrement avantageuse, les nanoparticules sont agglomérées, préalablement à leur injection dans la busette, en microparticules de taille essentiellement comprise entre 10 et 1000 microns, de préférence entre 100 et 200 microns.

[0023] Tout aussi avantageusement, préalablement à l'injection dans la busette, les nanoparticules sont agglomérées dans une matrice métallique constituée ou non du même métal que le métal coulé.

[0024] De préférence, le métal coulé est de l'acier liquide et la matrice métallique une matrice de fer ou la matrice métallique comprend un métal d'alliage autre que le fer.

[0025] Encore avantageusement, l'agglomération des nanoparticules est obtenue par mélange de nanoparticules de céramique avec des particules micrométriques de fer, c'est-à-dire de taille supérieure à 10 microns, et de préférence inférieure à 20 microns.

[0026] Selon une première modalité préférée, ledit mélange est réalisé par un mélange préalable dans une barbotine, suivi d'un séchage, d'un broyage, d'un pressage isostatique et d'un rebroyage.

[0027] Selon une deuxième modalité préférée, ledit mélange est réalisé par un battage à haute énergie de type "mechanical alloying" pour obtenir une insertion des céramiques dans la matrice de fer.

[0028] Selon un premier mode de réalisation avantageux, la busette à jet creux utilisée est du type à jet tournant, c'est-à-dire composée d'un conduit vertical comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur à dôme, dont la fonction est de dévier le métal liquide entrant dans la busette vers la surface intérieure dudit conduit et qui comporte une pluralité de bras disposés symétriquement en étoile par rapport à l'axe de la busette et inclinés par rapport à l'horizontale, lesdits bras étant configurés pour imprimer à l'acier liquide un mouvement tournant hélicoïdal le long de la paroi interne de la busette.

[0029] Selon un autre mode de réalisation avantageux, la busette à jet creux utilisée présente dans sa partie supérieure un organe répartiteur à dôme conçu pour séparer le métal liquide en deux jets, un jet interne et un jet externe, dans deux zones physiquement bien séparées, l'injection de nanoparticules de céramique sous le dôme dans la zone interne permettant la formation d'un métal de composition chimique différente de celle du métal de base, coulé dans la zone externe.

[0030] Alternativement, l'injection de nanoparticules de céramique peut être effectuée dans la zone externe de la busette.

[0031] Un second objet de la présente invention se rapporte à un métal, de préférence un acier, de haute résistance mécanique se présentant après coulée sous la forme d'un lingot en brin continu à la sortie d'une lingotière de coulée continue, spécialement obtenu au moyen du procédé décrit ci-dessus, et comprenant moins d'un pour cent en poids de céramique technique répartie de manière homogène dans au moins une partie du lingot.

Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention

[0032] L'idée à la base de l'invention est de développer un acier durci par une fine dispersion de particules céramiques conférant à l'acier des propriétés stables et inaltérables par le ou les traitements thermiques ultérieurs.

[0033] A titre d'exemple, on traitera le cas de la coulée continue d'acier.

[0034] On proprose dès lors de couler un acier de base standard dans lequel est ajouté à la demande une quantité de particules nécessaire pour obtenir les propriétés de résistance demandées. Avantageusement, l'ajout de particules dans le métal liquide est réalisé directement au niveau de la busette de coulée continue, puisque celle-ci, dans les formes d'exécution généralement employées et décrites ci-dessus, comporte généralement des moyens pour l'introduction d'éléments d'alliage ou d'oxydes dans au moins une fraction du métal liquide traversant la busette.

[0035] Selon l'invention, les particules ajoutées sont des particules céramiques. Il est connu de l'homme de métier qu'on nomme par céramiques techniques ou industrielles une classe de matériaux manufacturés qui sont non-métalliques et inorganiques. Ils se répartissent en deux grandes familles : les oxydes (par exemple Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, MgO, ZrO₂, Y₂O₃, etc.) et les non-oxydes (nitrures, carbures, borures, siliciures, etc.). En outre, pour les besoins de l'invention, les particules céramiques devront répondre à la définition opérationnelle suivante : elles sont de taille nanométrique, typiquement 10-100 nanomètres (1nm = 10^-9 m) et sont, après incorporation dans l'acier liquide, réparties de manière essentiellement homogène dans toute la section du produit coulé. La "taille" des particules doit être comprise ici comme étant la dimension la plus grande de la particule. La nature nanométrique des particules d'inclusion est en effet indispensable au renforcement du produit. A l'inverse, des inclusions micrométriques constituent des défauts, des hétérogénéités qui rendent le produit plus fragile.

[0036] Les quantités de nanoparticules ajoutées à l'acier liquide sont de 1 pour cent maximum en poids.

[0037] La mouillabilité des particules dans l'acier liquide est le critère le plus important pour le choix des particules et la résolution de ce problème technique est au coeur de la présente invention. Une répartition homogène des nanoparticules dans l'acier liquide est indispensable, ce qui exclut un confinement des poudres injectées à la surface de l'acier liquide.

[0038] Selon l'invention, les particules peuvent être avantageusement agglomérées jusqu'à une taille de 100-200 µm pour pouvoir être injectées au travers de la busette HJN.

[0039] Pour améliorer la mouillabilité des particules dans l'acier liquide, on peut agglomérer les particules céramiques nanométriques dans une matrice de fer ou métallique pour obtenir un composé dont la taille finale caractéristique est de 100-200 µm. La matrice de fer ou métallique favorise la dispersion des particules dans l'acier liquide. Pour obtenir ce composé, on utilise des particules nanométriques de céramique mélangées à des particules micrométriques de fer (dont la taille est par exemple de 10 à 20 microns). Le mélange est réalisé soit par :

• mélange dans une barbotine puis séchage, broyage, pressage isostatique et rebroyage ;
• battage à haute énergie (mechanical alloying) pour obtenir une insertion des céramiques dans la matrice de fer.

Le battage est une opération de mise en contact et introduction d'un élément dans un ensemble formé d'un ou de plusieurs éléments différents du premier élément en exerçant un effort sur l'élément.

[0040] Ces composés sont avantageusement injectés sous atmosphère gazeuse dans la busette HJN (voir brevet EP-B-605 379). Une forte agitation régnant dans la busette permet alors une bonne insertion des particules dans l'acier liquide.

Revendications

1. Procédé pour la coulée continue d'un métal sous forme d'un jet creux dans une busette sise entre une poche de coulée ou un panier répartiteur et une lingotière de coulée continue, ladite busette comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur capable de dévier au moins une partie du métal liquide arrivant à l'entrée de la busette vers une paroi interne de la busette avant que celui-ci ne pénètre dans la lingotière, ledit procédé comprenant une injection dans un volume intérieur du jet creux de matière solide finement divisée comprenant des nanoparticules de céramique technique, de taille caractéristique inférieure à 200 nm, lesdites nanoparticules étant agglomérées, préalablement à leur injection dans la busette, en microparticules de taille comprise entre 10 et 1000 microns, caractérisé en ce que lesdites nanoparticules sont agglomérées en microparticules dans une matrice métallique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la taille caractéristique des nanoparticules est inférieure à 100 nm.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la taille des nanoparticules est comprise entre 10 et 100 nm.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la taille des microparticules est comprise entre 100 et 200 microns.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice métallique est constituée du même métal que le métal coulé.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nanoparticules de céramique technique comprennent des nanoparticules d'oxydes, de nitrures, de carbures, de borures, de siliciures et/ou des composés de ceux-ci.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les oxydes sont Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, MgO, ZrO₂ ou Y₂O3.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de nanoparticules incorporées dans le métal liquide est comprise entre 0,1 et 1 pour cent, en poids de métal coulé.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les nanoparticules de céramique agglomérées injectées dans le volume intérieur du jet creux de la busette sont en suspension dans un gaz non oxydant, ledit gaz étant en légère surpression par rapport à la pression atmosphérique et au plus égale à la pression statique du métal coulé à l'entrée de celui-ci dans la lingotière.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les nanoparticules de céramique agglomérées sont injectées dans le volume intérieur du jet creux de la busette au moyen d'un dispositif mécanique de transport.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 10, caractérisé en ce que le métal coulé est de l'acier liquide et la matrice métallique une matrice de fer.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la matrice métallique comprend un métal d'alliage autre que le fer.

13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'agglomération des nanoparticules est obtenue par mélange de nanoparticules de céramique avec des particules micrométriques de fer, c'est-à-dire de taille supérieure à 10 microns.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdites particules micrométriques de fer ont une taille inférieure à 20 microns.

15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que ledit mélange est réalisé par un mélange préalable dans une barbotine, suivi d'un séchage, d'un broyage, d'un pressage isostatique et d'un rebroyage.

16. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que ledit mélange est réalisé par un battage à haute énergie pour obtenir une insertion des céramiques dans la matrice de fer.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la busette à jet creux utilisée est du type à jet tournant, c'est-à-dire composée d'un conduit vertical comprenant dans sa partie supérieure un organe répartiteur à dôme, dont la fonction est de dévier le métal liquide entrant dans la busette vers la surface intérieure dudit conduit et qui comporte une pluralité de bras disposés symétriquement en étoile par rapport à l'axe de la busette et inclinés par rapport à l'horizontale, lesdits bras étant configurés pour imprimer à l'acier liquide un mouvement tournant hélicoïdal le long de la paroi interne de la busette.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la busette à jet creux utilisée présente dans sa partie supérieure un organe répartiteur à dôme conçu pour séparer le métal liquide en deux jets, un jet interne et un jet externe, dans deux zones physiquement bien séparées, l'injection de nanoparticules de céramique sous le dôme dans la zone interne permettant la formation d'un métal de composition chimique différente de celle du métal de base, coulé dans la zone externe.

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'injection de nanoparticules de céramique est effectuée alternativement dans la zone externe.

Claims

1. Method for the continuous casting of metal in the form of a hollow jet in a nozzle positioned between a ladle or a tundish and a continuous casting ingot mould, said nozzle comprising in its upper part a distribution device capable of diverting at least part of the molten metal arriving at the inlet of the nozzle towards an inner wall of the nozzle before it enters the ingot mould, said method comprises the injection into an internal volume of the hollow jet of finely divided solid material comprising nanoparticles of technical ceramic with a characteristic size lower than 200nm, said nanoparticles being conglomerated prior to their injection into the nozzle into microparticles of a size between 10 and 1,000 microns, characterised in that said nanoparticles are conglomerated into microparticles in a metal matrix.

2. Method according to Claim 1, characterised in that the characteristic size of the nanoparticles is lower than 100nm.

3. Method according to Claim 2, characterised in that the size of the nanoparticles is between 10 and 100nm.

4. Method according to Claim 1, 2 or 3, characterised in that the size of the microparticles is between 100 and 200 microns.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the metal matrix is made of the same metal as the cast metal.

6. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the nanoparticles of technical ceramic comprise nanoparticles of oxides, nitrides, carbides, borides, silicides and/or compounds thereof.

7. Method according to Claim 6, characterised in that the oxides are Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, MgO, ZrO₂ or Y₂O₃.

8. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the quantity of nanoparticles incorporated into the molten metal is between 0.1 and 1% by weight of the cast metal.

9. Method according to any one of Claims 1 to 8, characterised in that the conglomerated ceramic nanoparticles injected into the inner volume of the hollow jet of the nozzle are in suspension in a non-oxidising gas, said gas being at a slightly higher pressure relative to atmospheric pressure and at most equal to the static pressure of the cast metal upon its entry into the ingot mould.

10. Method according to any one of Claims 1 to 8, characterised in that the conglomerated ceramic nanoparticles are injected into the inner volume of the hollow jet of the nozzle by means of a mechanical conveyance device.

11. Method according to any one of Claims 1 to 10, characterised in that the cast metal is molten steel and the metal matrix is an iron matrix.

12. Method according to Claim 11, characterised in that the metal matrix comprises an alloy metal other than iron.

13. Method according to Claim 11 or 12, characterised in that the conglomeration of the nanoparticles is obtained by mixing ceramic nanoparticles with micrometric iron particles, i.e. with a size greater than 10 microns.

14. Method according to Claim 13, characterised in that said micrometric iron particles have a size lower than 20 microns.

15. Method according to Claim 13 or 14, characterised in that said mixture is produced by a premix in a slurry, followed by drying, crushing, isostatic pressing and re-crushing.

16. Method according to Claim 13 or 14, characterised in that said mixture is produced by high-energy tapping to ensure that the ceramics are incorporated into the iron matrix.

17. Method according to any one of Claims 1 to 16, characterised in that the hollow jet nozzle used is of the rotary jet type, i.e. it comprises a vertical conduit having a distribution device with a dome in its upper part, whose function is to divert the molten metal entering the nozzle towards the inner surface of said conduit and which comprises a series of arms symmetrically arranged in a star pattern relative to the axis of the nozzle and canted relative to the horizontal, said arms being arranged to impart a helicoidal rotary motion to the molten steel along the internal wall of the nozzle.

18. Method according to any one of Claims 1 to 16, characterised in that the hollow jet nozzle used comprises in its upper part a distribution device with a dome designed to separate the molten metal into two streams, an inner stream and an outer stream, in two physically well-separated zones, the injection of ceramic nanoparticles under the dome in the inner zone allowing the formation of a metal with a different chemical composition to that of the basic metal, cast in the outer zone.

19. Method according to Claim 18, characterised in that the injection of ceramic nanoparticles is alternatively produced in the outer zone.

Ansprüche

1. Verfahren zum Stranggießen eines Metalls in Form eines hohlen Strahls in einer Düse, die sich zwischen einer Gießpfanne oder einem Verteilerkorb und einer Stranggussform befindet, wobei die Düse in ihrem oberen Teil ein Verteilerorgan umfasst, das dazu in der Lage ist, mindestens einen Teil des flüssigen Metalls, dass am Eintritt der Düse ankommt, auf eine Innenwand der Düse umzuleiten, bevor dieses in die Stranggussform eindringt, wobei das Verfahren eine Injektion in ein inneres Volumen des hohlen Strahls aus festem, fein aufgeteiltem Material umfasst, umfassend Nanopartikel aus technischer Keramik mit einer Größe, die typischerweise unter 200 nm liegt, wobei die Nanopartikel vor ihrer Injektion in die Düse zu Mikropartikeln mit einer Größe zwischen 10 und 1000 Mikron agglomeriert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel in einer Metallmatrix zu Nanopartikeln agglomeriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische Größe der Nanopartikel unter 100 nm liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Nanopartikel zwischen 10 und 100 nm liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Mikropartikel zwischen 100 und 200 Mikron liegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmatrix aus dem gleichen Metall wie das Gussmetall besteht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel aus technischer Keramik Nanopartikel von Oxiden, Nitriden, Kohlenstoffen, Boriden, Siliziden und/oder Zusammensetzungen dieser umfassen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxide Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, MgO, ZrO₂ oder Y₂O₃ sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Nanopartikel, die in das flüssige Metall eingeschlossen ist, zwischen 0,1 und 1 Gew.% des Gussmetalls ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die agglomerierten Keramiknanopartikel, die in das Innenvolumen des hohlen Strahls der Düse injiziert wurden, in einem nicht oxidierendem Gas in Suspension sind, wobei das Gas bezüglich des atmosphärischen Drucks unter leichtem Überdruck und höchstens gleich dem statischen Druck des Gussmetalls beim Eintritt in die Stranggusssform ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die agglomerierten Keramiknanopartikel in das Innenvolumen des hohlen Strahls der Düse mithilfe einer mechanischen Transportvorrichtung injiziert werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussmetall flüssiges Metall und die Metallmatrix eine Eisenmatrix ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmatrix ein Metall einer anderen Legierung als Eisen umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomeration der Nanopartikel durch die Mischung von Keramiknanopartikeln mit mikrometrischen Eisenpartikeln, d.h. mit einer Größe über 10 Mikron, erhalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrometrischen Partikel aus Eisen eine Größe unter 20 Mikron aufweisen.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung durch eine vorherige Mischung in einem Schlicker durchgeführt wird, gefolgt von einem Trocknen, einem Zermahlen, einem isostatischen Pressen und einem Nachmahlen.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung durch ein Schlagen mit hoher Energie erfolgt, um einen Einschluss der Keramiken in die Eisenmatrix zu erhalten.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Düse mit hohlem Strahl des Typs Drehstrahl ist, d.h. aus einer vertikalen Leitung zusammengesetzt ist, die in ihrem oberen Teil ein Verteilerorgan mit Kuppel umfasst, deren Funktion es ist, das flüssige Metall, das in die Düse eintritt, auf die Innenfläche der Leitung umzuleiten, und die eine Veilzahl von Armen umfasst, die symmetrisch sternförmig bezüglich der Achse der Düse angeordnet und bezüglich der Horizontale geneigt sind, wobei die Arme konfiguriert sind, um das flüssige Stahl in eine drehende, schraubenförmige Bewegung entlang der Innenwand der Düse zu versetzen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Düse mit hohlem Strahl in ihrem oberen Teil ein Verteilerorgan mit Kuppel umfasst, das dazu entworfen ist, das flüssige Metall in zwei Strahlen zu teilen, einen inneren Strahl und einen äußeren Strahl, in zwei physisch gut unterteilten Bereichen, wobei die Injektion von Keramiknanopartikeln unter der Kuppel in den inneren Bereich die Bildung eines Metalls mit einer chemischen Zusammensetzung ermöglicht, die von derjenigen des Grundmetalls, gegossen im äußeren Bereich, verschieden ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektion von Keramiknanopartikeln alternativ im äußeren Bereich erfolgt.