EP0274290B1 - Procédé de coulée d'acier comportant un inertage du bain d'acier par de l'anhydride carbonique sous forme de neige - Google Patents

Procédé de coulée d'acier comportant un inertage du bain d'acier par de l'anhydride carbonique sous forme de neige Download PDF

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EP0274290B1
EP0274290B1 EP87402629A EP87402629A EP0274290B1 EP 0274290 B1 EP0274290 B1 EP 0274290B1 EP 87402629 A EP87402629 A EP 87402629A EP 87402629 A EP87402629 A EP 87402629A EP 0274290 B1 EP0274290 B1 EP 0274290B1
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EP
European Patent Office
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dry ice
liquid
casting
distributor
flow
Prior art date
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EP87402629A
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German (de)
English (en)
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EP0274290A1 (fr
Inventor
Jean Foulard
Raymond Borasci
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carboxyque Francaise SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Carboxyque Francaise SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/106—Shielding the molten jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/08—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like for bottom pouring

Definitions

  • liquid metal is in contact with the atmosphere.
  • the nitriding and / or oxidation phenomenon mentioned above lasts from 45 seconds to approximately 4 minutes depending on the size and shape of the distributor.
  • the metal poured into the distributor before immersion of the nozzle is thus more or less strongly oxidized and / or nitrided and the steel billets or ingots formed from this metal do not have the desired metallurgical qualities.
  • argon is a relatively expensive gas and a more economical solution is currently being sought which makes it possible to obtain metallurgical results substantially identical to those obtained when using liquid argon, and it has been proposed to use carbon dioxide in the gaseous state or in the form of carbon dioxide snow, as described in EP-A-0 196 952 which proposes this application essentially for the transfer of liquid steel from a converter in a pocket, or in the EP 0 154 585, on which the preamble of claim 1 is based, which proposes this application essentially for the transfer of liquid steel from a pocket to ingot molds.
  • the objective of the present invention is to apply the technique of protection by dry ice, or liquid argon, to this type of receptacles while ensuring the greatest protection efficiency, without however involving carbon dioxide flow rates. or prohibitive argon, and this objective is achieved in that the injection of carbon dioxide snow and / or liquid argon during casting takes place near the bottom of the distributor, in a confined space around a pouring nozzle delimited by vertical walls and the injection of carbon dioxide snow and / or liquid argon is continued until immersion in the liquid metal of the lower end of the nozzle.
  • This implementation of the protection technique therefore makes it possible to act where the risk of re-nitriding is the greatest, that is to say in the vicinity of the casting jet foot where strong turbulence occurs, in particular of air, associated with large movements of liquid metal.
  • the injection of dry ice and / or liquid argon ends as soon as the lower end of the nozzle is substantially immersed in the liquid metal.
  • a flow of dry ice or sequential or continuous liquid argon can be maintained until the end of the casting. In general, the maintenance flow during casting is at most equal to about 50% of the purge flow.
  • the quantity of carbon dioxide snow injected is between 0.2 and 5 kg per tonne of metal poured.
  • the purging step has a duration of between 30 seconds and 90 seconds approximately, with a dry ice flow rate of 15 kg to 50 kg per minute, while the injection of dry ice during casting continues for a duration between 30 seconds and 90 seconds approximately with a dry ice flow of 15 kg to 50 kg per minute.
  • FIG. 1 represents a schematic view of the various stages of production of a steel ingot.
  • this steel is produced either from a blast furnace 1 delivering cast iron which is refined in an oxygen converter 2, or from an electric arc furnace 3 using scrap as starting material, l 'steel produced being in both cases poured into a pocket 4, this pocket serving to feed a distributor 7 provided with several orifices 8, 9 placed above ingot molds 10, 11 of continuous casting.
  • the distributor 7 is regularly supplied by pockets 4 during a sequence or by a single pocket 4 when continuous casting is carried out pocket by pocket.
  • the liquid metal may be subjected to oxidation and / or nitriding.
  • the jet of liquid metal can be oxidized and / or nitrided from the start of the pouring of the electric oven into the ladle. It is therefore generally desirable to provide inerting of the liquid metal at the level of the pocket.
  • the distributor 7 is provided with orifices 8 and 9 allowing the pouring of the liquid metal into the ingot molds 10 and 11.
  • the jet of liquid metal is also, at this location, subjected to the action of the surrounding amosphere, causing oxidation and / or nitriding.
  • FIG. 2 a view in partial section of a distributor 7 above which has been placed.
  • a bag 4 provided with a nozzle 12.
  • Means 13, 14, 15 are provided for injecting carbon dioxide snow or liquid argon: the reservoir 13 of liquid carbon dioxide (or liquid argon) is connected to the lance 15 by means of a valve 14 (and a nozzle not shown) through which the expansion of the liquid carbon dioxide takes place in the form of snow which is projected into the area 20 of the distributor.
  • the argon remains in the liquid state when passing through the valve 14.
  • the latter essentially comprises a side wall 25 and a bottom wall 16 into which flow orifice openings 8.
  • a small wall 17 is placed opposite the wall 25 relative to the pouring orifice 8 while a baffle 18 is placed in the upper part of the distributor, but slightly offset from the wall, and further from the orifice 8 that said low wall 17.
  • the nozzle 12 of the pocket 4 is arranged in the example of the embodiment of FIG. 2, between the two low walls 18 (one of which is not shown in the figure) of so that said nozzle is in a zone confined by said walls 17 on the one hand, and said baffles 18 on the other hand. In the example illustrated in this FIG.
  • the lower end of the nozzle 12 is located at a distance D2 from the bottom of the distributor 16, greater than the height D1 of the wall 17, but less than the distance D3 separating the lower part of the baffle 18 of the bottom 16 of said distributor 6.
  • the end 21 of the lance 15 is preferably placed at a distance from the bottom 16 of the distributor, such that this distance is close to the distance D3, in order to allow better penetration of the snow to the bottom of the distributor when injecting it.
  • the distance D2 can be less than D1.
  • the first step of the method is carried out to purge the distributor of the air present therein. For this, we inject with the lance 15, the end of which is placed as described above, a large quantity of carbon dioxide snow, sufficient so that under the casting conditions (cold or hot distributor before the start carbon dioxide snow is deposited at least partially at the bottom of the distributor, in area 20, located around the lower part of the nozzle 12 and extending to the wall 17.
  • the end of the purge operation triggers the ladle to flow into the distributor. It is indeed very important that the liquid metal flows as soon as this purge flow ends in the distributor because, if it is otherwise, there is a relatively rapid rise in the oxygen concentration, within 1 about one minute. It will therefore be possible, in certain cases, to maintain this high purge flow for a few moments after having started the casting operation in the distributor, or to repeat the purging operation in the event of incidents, at the outlet of the bag, it happens.
  • the carbon dioxide snow present in the zone 20 sublimes quickly but a thickness of snow is maintained by injection of carbon dioxide snow by the lance 15, according to a second flow, or flow maintenance, lower than the purge flow.
  • This flow rate must however be sufficient for snow to cover the liquid metal during the progressive filling of the distributor, including when this liquid metal reaches a level greater than the height D1 of the wall and then spreads quickly throughout the distributor.
  • This holding flow in the form of a constant or substantially regularly decreasing flow, is maintained until the lower end 22 of the nozzle 12 is substantially immersed in the bath of liquid steel.
  • substantially is meant an immersion such that, taking into account the boiling and turbulence usual in this kind of casting, the lower end 22 always remains inside the liquid metal.
  • the injection of carbon dioxide in the form of snow is generally stopped on the surface of the liquid metal and the surface of the metal is covered with a protective powder or any other well-known means of l '' skilled person to limit the oxidation and / or nitriding of molten steel.
  • a protective powder any other well-known means of l '' skilled person to limit the oxidation and / or nitriding of molten steel.
  • Figure 3 is shown an alternative implementation of the method according to the invention in a distributor without a wall.
  • This containment device 36 comprises a substantially cylindrical envelope 39 provided with a plurality of openings 37, 38 of height d 4 such that the surface of the openings allows the liquid metal to flow into the distributor at a rate corresponding to that of the metal 32 through the nozzle 33, in order to avoid an overflow of the metal above the walls 39 of the device 36.
  • This cylindrical device 36 made of metal (consumable), of refractory material (not consumable) or possibly of thick cardboard (which burns slowly) is fixed by the flanges 40, 41, for example on the walls of the distributor 30.
  • the dry ice is injected, preferably symmetrically on either side of the nozzle 33, by the lances 34, 35.
  • the liquid metal level rises gradually in the distributor until the nozzle is immersed in the liquid metal, continuous casting is then generally carried out at a flow rate equal to the metal flow rate l iquid through the nozzle.
  • this diameter is limited by the width of the distributor, as well as by the snow consumption during the course. of the casting operation.
  • These openings are preferably located in the longitudinal part of the distributor, that is to say promoting a flow parallel to the walls of the latter.
  • Figure 4 is shown in 4A a schematic sectional view of another embodiment of the invention, while in 4B is shown a top view.
  • the same elements as those in FIG. 3 have the same references.
  • the distributor 30 is in the present case, a narrow distributor (of small width) but of great length.
  • the protective device is limited to two side walls 50, 51 substantially matching the shapes of the distributor, of height d6 greater, as previously, at distance d7 from the lower base of the nozzle to the bottom of the distributor.
  • Each wall has openings 56, 57 in its lower part, arranged so that they allow the flow of liquid metal in the longitudinal direction of the distributor. In FIG. 4A, these openings are placed in the lower corners of the wall 50 (and of the wall 51 - not shown in the figure).
  • Each wall 50, 51 is held by two flanges 52, 53, respectively 54.55, whose lower ends are integral with the corresponding wall and whose upper ends are wound around the corresponding side walls of the distributor 30.
  • the lances are oriented so that the dry ice jets, according to the flow rates corresponding to the invention, preferably come into contact with the metal between the nozzle and the walls 50, 51, near the jet foot and substantially in the vertical zone of the wall 50, 51 not provided with openings (56, 57), in order to improve the confinement, in particular at the start of casting.
  • the distance between the walls 50, 51 follows substantially the same rules as those defined for determining the diameter of the device 36 in FIG.
  • the distance between the walls 50, 51 must remain reasonable so that the device fulfills its confinement function. This distance can, for example, be of the same order of magnitude as the width of said walls 50, 51.
  • the purging operation is completed and a flow called "holding” is injected, between 10 and 30 kg / minute of C0 2 in the form of snow.
  • the snow is preferably injected at two points, on either side of the nozzle, until complete immersion of the latter, ie generally for approximately 40 "to 3'30".
  • Example 1 The procedure is as in Example 1 but using liquid argon instead of carbon dioxide snow.
  • the injection times are the same for the purge and hold rates respectively.
  • duration of the purging step can be slightly reduced compared to that of Example 1, the liquid argon generating the desired inerting more quickly. This duration can be between 20 and 90 seconds.
  • the flow of liquid argon during the purging step is between 15 liters / min and 30 liters / min and preferably 20 liters / min, for a preferential duration of 45 seconds, from 4 liters to 10 liters per minute and from preferably 6 liters / min during the holding step, the duration of which is at least equal to that of the casting.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un procédé de coulée d'acier d'un premier récipient dans un second récipient, suivant le préambule de la revendication 1, dans lequel on réalise un protection contre l'oxydation et/ou la nitruration du métal liquide. Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de coulée continue d'acier dans lequel successivement:
    • - on coule l'acier liquide d'un convertisseur ou d'un four électrique dans une poche,
    • - on coule l'acier liquide de la poche dans un répartiteur,
    • - on coule l'acier liquide du répartiteur dans au moins une lingotière de coulée continue.
  • Au début d'une coulée d'acier liquide par exemple d'une poche dans un répartiteur ou lors de la coulée d'une première poche dans ce répartiteur en cas de séquence, le métal liquide est en contact avec l'atmosphère.
  • La hauteur de chute du métal liquide dans le répartiteur et les turbulences entraînent des réactions de nitruration et/ou d'oxydation assez importantes, celles-ci durant généralement jusqu'a l'immersion complète de la busette dans la métal liquide coulé dans le répartiteur, cette busette étant placée à l'extrémité inférieure de la poche et entourant le jet de coulée. Lorsque l'immersion de la partie inférieure de la busette a été réalisée, les problèmes de nitruration et/ou d'oxydation se posent moins car on utilise en générale des poudres de couverture que l'on répand à la surface du métal liquide dans le répartiteur, ou tout autre moyen connu analogue.
  • D'une manière générale lors d'une coulée poche - répartiteur, le phénomène de nitruration et/ou d'oxydation mentionné ci-dessus dure de 45 secondes à 4 minutes environ selon la taille et la forme du répartiteur. Le métal coulé dans le répartiteur avant l'immersion de la busette est ainsi plus ou moins fortement oxydé et/ou nitruré et les billettes ou lingots d'acier formés à partir de ce métal n'ont pas les qualités métallurgiques désirées.
  • Parmis les procédés connus pour éviter ces inconvénients figure le procédé connu sous la dénomination commerciale "SPAL", mis au point par la Demanderesse et utilisant des liquides cryogéniques tels que l'argon ou l'azote liquide qui protègent très efficacement la zône d'impact du jet de métal en inertant le fond des récipients avant le début de la coulée et en recouvrant ensuite la surface du métal liquide à protéger.
  • Cependant, lorsque l'on désire également réaliser des aciers ayant un faible pourcentage d'azote, c'est-à-dire lorsque l'on veut éviter une nitruration de l'acier, il n'est pas possible d'utiliser l'azote liquide pour la protection du métal en fusion. Dans ce cas, on utilise généralement de l'argon répandu sur la surface du métal liquide. Cependant, l'argon est un gaz relativement cher et l'on recherche actuellement une solution plus économique permettant d'obtenir des résultats métallurgiques sensiblement identiques à ceux procurés lors de l'utilisation de l'argon liquide, et l'on a proposé de mettre en oeuvre de l'anhydride carbonique à l'état gazeux ou sous forme de neige carbonique, tel que cela est décrit dans l'E.P.-A-0 196 952 qui propose cette application essentiellement pour le transfert d'acier liquide d'un convertisseur dans une poche, ou dans l'E.P. 0 154 585, sur lequel le préambule de la revendication 1 est basé, qui propose cette application essentiellement pour le transfert d'acier liquide d'une poche vers des lingotières.
  • Cependant, on utilise fréquemment un récipient intermédiaire entre poche et lingotières sous forme d'un répartiteur qui permet l'alimentation simultanée d'une rangée de lingotières et, à cet effet, le répartiteur a une forme allongée.
  • L'objectif de la présente invention est d'appliquer la technique de protection par neige carbonique, ou argon liquide, à ce type de récipients récepteurs en assurant la plus grande efficacité de protection, sans pour autant mettre en jeu des débits d'anhydride carbonique ou d'argon prohibitifs, et cet objectif est atteint en ce que l'injection de neige carbonique et/ou d'argon liquide pendant la coulée s'effectue près du fond du répartiteur, dans un expace confiné autour d'une busette de coulée délimitée par des parois verticales et l'on poursuit l'injection de neige carbonique et/ou argon liquide jusqu'à immersion dans le métal liquide de l'extrémité inférieure de busette. Cette mise en oeuvre de la technique de protection permet donc d'agir là où le risque de renitruration est le plus important, c'est-à-dire au voisinage du pied de jet de coulée où se produisent de fortes turbulences, notamment d'air, associées à d'importants mouvements de métal liquide.
  • Selon une forme préférentielle de mise en oeuvre, l'injection de neige carbonique et/ou d'argon liquide se termine dès que l'extrémité inférieure de la busette est substantiellement immergée dans le métal liquide. En effet, il est préférable, à ce moment, de faire en sorte que la surface du bain liquide dans le répartiteur soit recouverte d'un moyen de protection contre l'oxydation et/ou la nitruration, connu en soi, et cela quelques instants avant la fin de l'injection de neige carbonique et/ou argon liquide. Un débit de neige carbonique ou d'argon liquide séquentiel ou continu peut être maintenu jusqu'à la fin de la coulée. De façon générale, le débit d'entretien au cours de la coulée est au plus égal à environ 50% du débit de purge.
  • En cas d'utilisation exclusive de neige carbonique, la quantité de neige carbonique injectée est comprise entre 0,2 et 5 kg par tonne de métal coulé. L'étape de purge a une durée comprise entre 30 secondes et 90 secondes environ, avec un débit de neige carbonique de 15 kg à 50 kg par minute, alors que l'injection de neige carbonique pendant la coulée se poursuit pendant une durée comprise entre 30 secondes et 90 secondes environ avec un débit de neige carbonique de 15 kg à 50 kg par minute.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent:
    • - la figure 1, une représentation schématique des différentes étapes de coulée d'un acier réalisé à partir d'un haut-fourneau ou d'un four électrique;
    • - la figure 3, une variante de réalisation, avec réceptacle, de l'invention, dans un répartiteur sans muret;
    • - la figure 4, une autre variante de réalisation de l'invention avec un muret de part et d'autre du jet de coulée.
  • La figure 1 représente une vue schématique des différentes étapes de réalisation d'un lingot d'acier. Schématiquement, cet acier est réalisé soit à partir d'un haut fourneau 1 délivrant de la fonte qui est affinée dans un convertisseur à oxygène 2, soit à partir d'un four électrique à arc 3 utilisant de la ferraille comme matériau de départ, l'acier réalisé étant dans l'un et l'autre cas versé dans une poche 4, cette poche servant à alimenter un répartiteur 7 muni de plusieurs orifices 8, 9 placés au dessus de lingotières 10, 11 de coulée continue. Le répartiteur 7 est régulièrement alimenté pa des poches 4 lors d'une séquence ou bien par une seule poche 4 lorsqu'une coulée continue est effectuée poche par poche.
  • Lors du déroulement de ce procédé de coulée continue, le métal liquide peut être soumis à une oxydation et/ou une nitruration.
  • Lorsque l'acier est issu d'un convertisseur, cet acier est effervescent lors du début de la coulée dans la poche puis est calmé au cours de cette coulée c'est-à-dire qu'on le débarasse de tout l'oxygène accumulé lors du soufflage d'oxygène dans la fonte afin d'affiner celle-ci et la transformer en acier. Dès que cet acier est débarassé de son oxygène, se pose alors le problème de l'oxydation et de la nitruration. Un problème de ce type a déjà été résolu par l'utilisation du procédé de la Demanderesse décrit dans le brevet européen n°196952.
  • Lorsque cet acier est fourni par un four électrique, le jet de métal liquide peut être oxydé et/ou nitruré dès le début de la coulée du four électrique dans la poche. Il est donc souhaitable d'une manière générale de prévoir un inertage du métal liquide au niveau de la poche. Bien entendu, si la nuance élaborée et précedemment traitée dans la poche, nécessite un autre traitement métallurgique en poche, avec ou sans chauffage, tel que, l'injection profonde de Si - Ca, par exemple, ou l'utilisation d'un fil fourré, et/ou un bullage d'homogénéisation, il peut également s'avérer utile de procéder à un inertage de la surface du métal fondu en recouvrant celle-ci d'une couche de neige carbonique et/ou d'argon liquide afin d'éviter la réoxydation et/ou la renitruration du métal. Bien entendu ces traitements au niveau de la poche sont indépendants de ceux réalisés au niveau du répartiteur. Ils peuvent être réalisés indépendamment de ceux-ci ou en combinaison avec le traitement au niveau du répartiteur.
  • Lorsque la poche est remplie d'acier, celui-ci est transféré dans le répartiteur 7 à l'aide de la busette 12 située généralement sous la poche. Au début de la coulée de la poche dans le répartiteur, le métal liquide est en contact avec l'atmosphère et la hauteur de chute et les turbulences entraînent des réactions de nitruration et/ou d'oxydation qui peuvent être importantes. C'est un objet de la présente invention, notamment, que de prévoir un procédé permettant de réaliser l'inertage du répartiteur. Cet inertage n'est cependant généralement nécessaire que jusqu'à l'immersion de la busette dans le métal liquide contenu dans le répartiteur, car il est connu, dès que cette immersion est substantiellement réalisée, de recouvrir le métal liquide de poudres dites de couverture limitant l'oxydation et/ou la nitruration. Il peut s'avérer cependant utile, dans le cas de nuances d'acier particulières, d'améliorer cet inertage à l'aide de poudres par l'adjonction supplémentaire d'anhydride carbonique sous forme de neige. Dans certain cas, on préférera n'avoir recours qu'à la neige seule, en quantité déterminée.
  • Le répartiteur 7 est muni d'orifices 8 et 9 permettant la coulée du métal liquide dans les lingotières 10 et 11. Le jet de métal liquide est également, en cet endroit, soumis à l'action de l'amosphère environnante, engendrant une oxydation et/ou une nitruration. Ce problème a été résolu par la Demanderesse par un procédé tel que décrit dans la demande de brevet européen n0213 042.
  • Actuellement, se pose donc encore essentiellement le problème de l'inertage du répartiteur qui va être explicité plus en détails à l'aide de la figure 2 sur laquelle est représentée une vue en coupe partielle d'un répartiteur 7 au dessus duquel a été placée une poche 4 munie d'une busette 12. Des moyens 13, 14, 15 sont prévus pour l'injection de neige carbonique ou d'argon liquide : le réservoir 13 d'anhydride carbonique liquide (ou d'argon liquide) est relié à la lance 15 par l'intermédiaire d'une vanne 14 (et une buse non représentée) à travers laquelle s'effectue la détente de l'anhydride carbonique liquide sous forme de neige qui est projetée dans la zône 20 du répartiteur. (L'argon reste à l'état liquide lors du passage par la vanne 14.) Celui-ci comporte essentiellement une paroi latérale 25 et une paroi de fond 16 dans laquelle débouchent des orifices de coulée 8. Ces différentes parois 25, 16 ainsi que l'orifice 8 sont pourvus d'un revêtement réfractaire. Un petit muret 17 est placé à l'opposé de la paroi 25 par rapport à l'orifice de coulée 8 tandis qu'une chicane 18 est placée dans la partie supérieure du répartiteur, mais légèrement décalée par rapport au muret, et plus éloignée de l'orifice 8 que ledit muret 17. La busette 12 de la poche 4 est disposée dans l'exemple de la réalisation de la figure 2, entre les deux murets 18 (dont l'un n'est pas représenté sur la figure) de sorte que ladite busette se trouve dans une zône confinée par lesdits murets 17 d'une part, et lesdites chicanes 18 d'autre part. Dans l'exemple illustré sur cette figure 2, l'extrémité inférieure de la busette 12 se trouve à une distance D2 du fond du répartiteur 16, supérieure à la hauteur D1 du muret 17, mais inférieure à la distance D3 séparant la partie inférieure de la chicane 18 du fond 16 dudit répartiteur 6. L'extrémité 21 de la lance 15 est de préférence placée à une distance du fond 16 du répartiteur, telle que cette distance est voisine de la distance D3, afin de permettre une meilleure pénétration de la neige jusqu'au fond du répartiteur lors de l'injection de celle-ci. Bien entendu, si le muret 17 est suffisamment haut, la distance D2 peut être inférieure àD1.
  • La mise en oeuvre du procédé selon l'invention s'effectue de la manière suivante : Avant de commencer la coulée de la poche dans le répartiteur ou au début d'une séquence de coulée poche - répartiteur, on réalise la première étape du procédé consistant à purger le répartiteur de l'air présent dans celui-ci. Pour cela, on inject à l'aide de la lance 15, dont l'extrémité est placée comme décrit ci-dessus, une quantité de neige carbonique importante, suffisante pour que dans les conditions de la coulée (répartiteur froid ou chaud avant le début de la coulée) la neige carbonique se dépose au moins partiellement au fond du répartiteur, dans la zône 20, située aux environs de la partie inférieure de la busette 12 et s'étendant jusqu'au muret 17. En ajustant le débit de neige carbonique de manière convenable, en ayant éventuellement plusieurs lances placées en différents points de l'espace situé entre la busette et la chicane 18, on constate généralement que cette opération de purge du répartiteur s'effectue en une durée de l'ordre 30 secondes à 1 minute environ. On place une sonde à oxygène dans la zô- ne 20, à proximité de la partie inférieure de la busette 12 et l'on considère généralement que la purge a été correctement réalisée lorsque la concentration en oxygène est inférieure à 0,5 %. Il suffit d'ailleurs, pour un répartiteur donné, d'effectuer les réglages et mesures nécessaires une première fois pour connaître en fonction d'un débit donné de neige carbonique, la durée de cette purge. Il est ensuite inutile de placer la sonde au fond du répartiteur, mais il suffit alors de mesurer la durée d'injection correspondante, pour un débit de neige donné. La fin de l'opération de purge déclenche la coulée de la poche dans le répartiteur. Il est en effet très important que le métal liquide coule dès la fin de ce débit de purge dans le répartiteur car l'on constate, s'il en est autrement, une remontée relativement rapide de la concentration en oxygène, dans un délai de l'ordre d'une minute environ. On pourra donc, dans certains cas, maintenir ce débit élevé de purge encore quelques instants après avoir commencé l'opération de coulée dans le répartiteur, ou recommencer l'opération de purge en cas d'incidents, au débouché de la poche, s'il s'en produit.
  • Lorsque débute la coulée de métal liquide à travers la busette 12, la neige carbonique, présente dans la zône 20, se sublime rapidement mais une épaisseur de neige est maintenue par injection de neige carbonique par la lance 15, selon un deuxième débit, ou débit d'entretien, inférieur au débit de purge. Ce débit doit être cependant suffisant pour que de la neige recouvre le métal liquide lors du remplissage progressif du répartiteur, y compris lorsque ce métal liquide atteint un niveau supérieur à la hauteur D1 du muret et se répand alors rapidement dans l'ensemble du répartiteur. Ce débit de maintien, sous forme de débit constant ou décroissant sensiblement régulièrement, est maintenu, jusqu'à ce que l'extrémité inférieure 22 de la busette 12 soit immergée substantiellement dans le bain d'acier liquide. Par substantiellement, on entend une immersion telle que, compte tenu des bouillonnements et des turbulences habituelles dans ce genre de coulée, l'extrémité inférieure 22 reste toujours à l'intérieur du métal liquide. Lorsque ceci est réalisé, on arrête généralement l'injection d'anhydride carbonique sous forme de neige à la surface du métal liquide et on recouvre la surface du métal à l'aide d'une poudre de protection ou tout autre moyen bien connu de l'homme de métier pour limiter l'oxydation et/ou la nitruration de l'acier en fusion. Bien entendu, on peut commencer l'opération de couverture de la surface du métal liquide avec la poudre avant de cesser l'injection de neige carbonique. Dans ce dernier cas, on pourra par exemple pour des nuances particulières d'acier continuer l'injection de neige selon le débit de maintien (constant ou décroissant), ou selon un débit inférieur ou par injection séquentielle de neige, de manière à toujours maintenir au moins une mince couverture de neige coopérant ainsi avec la poudre de couverture ou tout autre moyen équivalent.
  • Par l'utilisation de neige carbonique, on génère ainsi à la surface du métal à inerter une grande quantité de gaz froid (845 litres de gaz par kilo de neige) ce gaz ayant une forte densité de l'ordre de 1,9, ce qui lui permet, lorsqu'il se trouve dans la partie inférieure du répartiteur, de chasser l'air qui s'y trouvait auparavant et d'isoler ainsi le métal liquide de l'atmosphère environnante, en s'interposant tout au long de la coulée de métal liquide entre l'air ambiant et le bain de métal liquide.
  • Sur la figure 3 est représentée une variante de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans un répartiteur sans muret.
  • Dans ce cas, il est prévu d'ajouter un dispositif 36 pour confiner l'anhydride carbonique sous forme de neige, injecté au voisinage du pied de jet, ainsi que le gaz résultant de la sublimation de cette neige carbonique.
  • Ce dispositif de confinement 36 comporte une enveloppe 39 sensiblement cylindrique munie d'une pluralité d'ouvertures 37, 38 de hauteur d4 telle que la surface des ouvertures permet au métal liquide de s'écouler dans le répartiteur selon un débit correspondant à celui du métal 32 à travers la busette 33, afin d'éviter un débordement du métal au dessus des parois 39 du dispositif 36. Ce dispositif cylindrique 36, en métal (consommable), en matériau réfractaire (non consommable) ou éventuellement en carton épais (qui se consume lentement) est fixé par les brides 40, 41, par exemple sur les parois du répartiteur 30. La neige carbonique est injectée, de préférence symétriquement de part et d'autre de la busette 33, par les lances 34, 35. Le niveau de métal liquide s'élève progressivement dans le répartiteur jusqu'à ce que la busette soit immergée dans le métal liquide, la coulée continue s'effectuant alors en général à un débit égal au débit de métal liquide à travers la busette. Dans ce dispositif, plus le diamètre du dispositif 36 est grand et plus la hauteur des ouvertures est réduite (à surface égale) et donc meilleur est le confinement du jet de métal. Toutefois, ce diamètre est limité par la largeur du répartiteur, ainsi que par la consommation de neige au cours. de l'opération de coulée. Ces ouvertures sont de préférence situées dans la partie longitudinale, du répartiteur, c'est-à-dire favorisant un écu- lement parallèle aux parois de celui-ci.
  • Sur la figure 4 est représentée en 4A une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention, tandis qu'en 4B est représentée une vue de dessus. Les mêmes éléments que ceux de la figure 3 portent les mêmes références.
  • Le répartiteur 30 est dans le cas présent, un répartiteur étroit (de faible largeur) mais de grande longueur. Dans ce cas, le dispositif de protection se limite à deux parois latérales 50, 51 épousant sensiblement les formes du répartiteur, de hauteur d6 supérieure, comme précédemment, à la distance d7 de la base inférieure de la busette au fond du répartiteur. Chaque paroi comporte des ouvertures 56, 57 dans sa partie inférieure, disposées de telle sorte qu'elles permettent l'écoulement du métal liquide dans le sens longitudinal du répartiteur. Sur la figure 4A, ces ouvertures sont placées dans les angles inférieurs de la paroi 50 (et de la paroi 51 - non représentée sur la figure).
  • Chaque paroi 50, 51 est maintenue par deux brides 52, 53, respectivement 54,55, dont les extrémités inférieures sont solidaires de la paroi correspondante et dont les extrémités supérieures viennent s'enrouler autour des murs latéraux correspondants du répartiteur 30. Les lances sont orientées de sorte que les jets de neige carbonique, selon les débits correspondant à l'invention, viennent de préférence au contact du métal entre la busette et les parois 50, 51, à proximité du pied de jet et sensiblement dans la zône verticale de la paroi 50, 51 non munie d'ouvertures (56, 57), afin d'améliorer le confinement, en particulier en début de coulée. La distance entre les parois 50, 51 suit sensiblement les mêmes règles que celles définies pour la détermination du diamètre du dispositif 36 de la figure 3, notamment vis-à-vis de la surface des ouvertures 56, 57, leur nombre et/ou leur disposition. Bien entendu, la distance entre les parois 50, 51 doit rester reai- sonnable afin que le dispositif remplisse sa fonction de confinement. Cette distance peut, par exemple être du même ordre de grandeur que la largeur desdites parois 50, 51.
    • EXEMPLE 1 :
  • A partir d'une poche de coulée de 140 Tonnes d'acier doux calmé à l'aluminium, on coule cet acier dans un répartiteur du 13 Tonnes avec murets et chicanes, sans couvercle, comme représenté sur la figure 2. L'étape de purge de la zône centrale autour de la busette a une durée comprise entre 30" et 1'30", avec un débit de C02 sous forme de neige de 15 à 50 Kg/minute.
  • - Dès le début de la coulée, l'opération de purge est terminée et l'on injecte un débit dit de "maintien", compris entre 10 et 30 Kg/minute de C02 sous forme de neige. Dans les deux cas, la neige est injectée de préférence en deux points, de part et d'autre de la busette, jusqu'à immersion complète de celle-ci, soit généralement pendant environ 40" à 3'30".
    • EXEMPLE 2 :
  • On procède comme dans l'exemple 1 mais en utilisant de l'argon liquide au lieu de neige carbonique. Les durées d'injection sont les mêmes pour les débits de purge et de maintien respectivement. Toutefois la. durée de l'étape de purge peut être légèrement abaissée par rapport à celle de l'exemple 1, l'argon liquide engendrant plus rapidement l'inertage souhaité. Cette durée peut être comprise entre 20 et 90 secondes.
  • Le débit d'argon liquide pendant l'étape de purge est compris entre 15 litres/min et 30 litres/min et de préférence 20 litres/min, pour une durée préférentielle de 45 secondes, de 4 litres à 10 litres par minute et de préférence 6 litres/min pendant l'étape de maintien dont la durée est au moins égale à celle de la coulée.
  • On constate que l'utilisation d'argon liquide permet de diminuer légèrement l'oxydation du métal par rapport à l'utilisation de neige carbonique, avec la- _ quelle les résultats sont cependant excellents.
  • Bien entendu, comme indiqué ci avant, il est également possible, selon l'invention, de réaliser un brassage d'homogéneisation dans le répartiteur, par injection d'argon, d'azote ou d'anhydride carbonique gazeux dans le métal liquide, à l'aide d'une lance ou d'un bouchon poreux.

Claims (8)

1. Procédé de coulée continue d'acier par transfert d'acier liquide d'un récipient (4) vers un autre récipient (7), avec purge préalable à chaque opération du second récipient (7) par injection de neige carbonique et/ou d'argon liquide, suivi d'une opération d'entretien de protection du métal liquide dans ledit second récipient (7), du genre mettant en oeuvre une protection du jet d'acier (32) de transfert par injection de neige carbonique ou d'argon liquide, caractérisé en ce qu'il est appliqué au transfert d'acier liquide d'une poche (4) formant le premier récipient à un répartiteur de coulée continue (7) formant le second récipient et en ce que l'injection de neige carbonique pendant la coulée s'effectue près du fond du répartiteur (7), dans un espace confiné, autour d'une busette de coulée (12) (33), délimité par des parois verticales (17-18 figure 2); (39 figure 3) (50-51 figures 4a et 4b) et l'on poursuit l'injection de neige carbonique et/ou d'argon liquide jusqu'à immersion dans le métal liquide de l'extrémité inférieure de busette (12) (33).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection de neige carbonique ou d'argon liquide se termine dès que l'extrémité inférieure de la busette (11) (33) est substantiellement immergée dans le métal liquide.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface du bain de métal liquide dans le répartiteur est recouverte d'un moyen de protection contre l'oxydation et/ou la nitruration, connu en soi, quelques instants avant la fin de l'injection de neige carbonique et/ou d'argon liquide.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un débit de neige ou d'argon liquide séquentiel ou continu est maintenu jusqu'à la fin de la coulée.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit débit d'entretien au cours de la coulée est au plus égal à environ 50% du débit de purge.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la quantité de neige carbonique injectée est comprise entre 0,2 et 5 kg par tonne de métal coulé.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape de purge a une durée comprise entre 30 secondes et 90 secondes environ, avec un débit de neige carbonique de 15 kg à 50 kg par minute.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'injection de neige carbonique pendant la coulée se poursuit pendant une durée comprise entre 30 secondes et 90 secondes environ avec un débit de neige carbonique de 15 kg à 50 kg par minute.
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