CH629127A5 - Continuous-casting method - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé de coulée continue de métal consistant à introduire en continu le métal en fusion dans une lingotière verticale sans fond refroidie, à extraire de la lingotière vers le bas une barre en cours de solidification et à soumettre la barre à un refroidissement secondaire par aspersion avec de l'eau, et comprenant une mise en mouvement du noyau de métal non encore solidifié par voie électromagnétique.

Il est bien connu maintenant que, lors de la coulée continue, le brassage, notamment la mise en rotation du métal encore en fusion, présente de nombreux avantages par rapport à la coulée continue statique. Ainsi, la mise en rotation du métal en fusion a notamment pour effet une modification favorable à la structure de solidification en supprimant la zone basaltique au bénéfice d'une zone à structure de solidification plus fine.

La manière la plus rationnelle pour exécuter le brassage ou la mise en rotation du métal non encore solidifié, tant au niveau de la lingotière que dans la zone du refroidissement secondaire, consiste à mettre le métal en mouvement à l'aide d'un champ magnétique. Ce champ magnétique donne naissance dans le métal à des courants induits, et donc à des forces mécaniques qui impriment au noyau de métal non encore solidifié un mouvement qui peut être un mouvement de rotation autour de l'axe de coulée.

Toutefois, surtout dans le cas de la mise en rotation autour de l'axe de coulée, les inclusions ont tendance à se rassembler dans la zone de l'axe de la barre sous l'effet de la force centrifuge et de conduire à un produit présentant une zone axiale à concentration trop élevée en inclusions.

Aussi la présente invention a-t-elle pour but de remédier à ces inconvénients.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de coulée continue qui est caractérisé en ce que, dans une première zone située près de la surface libre du métal dans la lingotière, on provoque dans le métal en fusion un mouvement de rotation de direction donnée autour de l'axe de coulée au moyen de champs électromagnétiques induits à l'intérieur de la barre et que, dans au moins une seconde zone de la barre située en dessous de la lingotière dans la région du refroidissement secondaire, on engendre par des moyens identiques mais indépendants un autre mouvement de rotation de direction contraire autour de l'axe.

Suivant une forme d'exécution préférée, surtout pour des barres d'une section plus importante, on prévoit dans la zone du refroidissement secondaire plusieurs zones de rotation successives dont les sens rotatoires sont opposés, le sens rotatoire dans la zone la plus proche de la lingotière étant par ailleurs opposé à celui du mouvement rotatoire provoqué dans la lingotière même.

La réalisation simultanée de mouvements rotatoires de sens contraires sur pratiquement toute la longueur d'extension du noyau de métal non encore solidifié présente des avantages très importants sur le plan métallurgique.

En effet, le mouvement rotatoire dans la partie supérieure de la lingotière fait que les inclusions et les laitiers plus légers que le métal se rassemblent en grande partie dans la zone axiale, et sont refoulés vers la surface d'où ils peuvent éventuellement être enlevés, de sorte que leur concentration dans le métal solidifié sera de toute façon déjà plus réduite.

Par le changement éventuellement répété du sens giratoire du mouvement dans les zones successives du métal non encore solidifié à l'intérieur de la barre en cours de solidification extraite de la lingotière, on crée des zones intermédiaires où la force centrifuge, qui tend à rassembler les particules de densité inférieure dans l'axe de la barre, ne joue pas et où les inclusions peuvent se répartir sur tout le volume du métal non encore solidifié, de sorte que la partie centrale de la barre devient plus homogène et restera en plus exempte de retassures.

Par ailleurs, les courants provoqués par les champs magnétiques sur au moins la plus grande partie de la longueur du noyau non encore solidifié réduisent la formation de la zone basaltique à gros grains au profit d'une structure à solidification plus fine.

Les champs électromagnétiques peuvent être créés par un ou par plusieurs inducteurs s'étendant sur le pourtour de la barre en cours de solidification. Ces inducteurs peuvent être alimentés en courant polyphasé de sorte qu'il y ait création de champs électromagnétiques qui se déplacent.

Alors que dans la zone supérieure, c'est-à-dire celle située au niveau de la lingotière, la fréquence de rotation du champ magnétique est généralement inférieure à 15 Hz pour permettre une meilleure pénétration du matériau constituant la paroi de la lingotière comprenant utilement l'inducteur dans son enceinte de refroidissement, on utilise le courant industriel à fréquence plus élevée (50 Hz) pour le brassage dans la zone de refroidissement secondaire.

Le mouvement du bain en tête de la lingotière peut être accentué en introduisant le métal en fusion à environ mi-rayon de la lingotière et obliquement dans la direction de la rotation engendrée par voie électromagnétique.

Suivant la nuance du métal à couler et le traitement en lingotière éventuellement choisi, on aura avantage à introduire le métal en fusion en dessous du niveau du bain dans la lingotière, au moyen d'une busette dont l'orifice est immergé de façon à réduire le risque de réentraînement de laitier au sein du métal qui existe lors du déversement du jet de coulée dans le centre de rotation.

Le procédé s'applique également tout aussi avantageusement

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lorsque la surface du métal en lingotière reste recouverte par une couche de laitier protecteur ou une atmosphère contrôlée, créée par exemple au moyen d'un gaz liquéfié.

Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir des lingots de

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section circulaire, carrée ou rectangulaire, avec un rapport des côtés allant jusqu'à 1/2,5. Ces lingots sont d'une qualité supérieure surtout en ce qui concerne la concentration de macro-inclusions dans la zone axiale, ainsi que la fréquence des retassures.

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Claims (8)

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1. Procédé de coulée continue de métal consistant à introduire le métal en fusion dans une lingotière verticale sans fond refroidie, à extraire de la lingotière vers le bas une barre en cours de solidification et à soumettre la barre à un refroidissement secondaire par aspersion avec de l'eau, et comprenant une mise en mouvement du noyau de métal non encore solidifié par voie électromagnétique, caractérisé en ce que, dans une première zone située près de la surface libre du métal dans la lingotière, on provoque dans le métal en fusion un mouvement de rotation de direction donnée autour de l'axe de coulée au moyen de champs électromagnétiques induits à l'intérieur de la barre et que, dans au moins une seconde zone de la barre située en dessous de la lingotière dans la région du refroidissement secondaire, on engendre par des moyens identiques mais indépendants un autre mouvement de rotation de direction contraire autour de l'axe.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la zone du refroidissement secondaire, on engendre par voie électromagnétique plusieurs zones espacées successives à mouvements rotatoires présentant des sens giratoires opposés.

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REVENDICATIONS

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la première zone, la fréquence de rotation du champ magnétique est inférieure à 15 Hz.

4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, dans la seconde zone, la fréquence de rotation de chaque champ magnétique est de l'ordre de 50 Hz.

5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on injecte le métal en fusion à environ mi-rayon de la lingotière et obliquement dans la direction de la rotation.

6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on protège la surface du métal en lingotière par une couche de laitier.

7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on protège la surface du métal en lingotière par une atmosphère non oxydante créée par introduction d'un gaz liquifié.

8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le métal en fusion est introduit dans la lingotière sous la surface du bain au moyen d'une busette immergée.