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: Procédé de coulée des lingots de métal.
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La présente invention concerne la sidérurgie, et, plus particulièrement des procédés de coulée des lingote de métal.
Dans les schémas connus de la. sidérurgie, en vue d'améliorer la surface des lingots coules dans des lingoti- ères en fonte, et des ébauches coulées dans des installations semi-continues ou continue de coulée, on procède en coulant le métal liquide dans des lingotières ou des oristallisoirs des installations semi-continues ou continues de coulée à travers une couche de scorie liquide. Après avoir obtenu la scorie liquide dans des fours particuliers, on la met dans des lingotières ou des cristallisoirs avant le commen- cement de la coulée du métal.
'Les procédés ci-dessus mentionnés on les inconvé- nients principaux suivante : du fait que la scorie est obte- nue dans des fours particuliers, pendant sa coulée du four, son transport vers les lingotières ou les oristallisoirs, sa coulée dans ces lingotières et son séjour en lingotières (jusqu'au moment où le métal liquide. y est amené), la scorie est refroidie et se solidifie contre les parois de la lingo- tière.
Pour cette raison, la qualité de la surface de la partie inférieure du lingot ou de l'ébauohe obtenus est in- suffisante. Elle ne s'améliore qu'au fur et à mesure de l'amenée du métal liquide, aux dépens de la ohaleur apportée.
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En outre, étant donné qu'après l'achèvement de la coulée de métal liquide la scorie présente dans la partie supérieure (celle de tête) du lingot ee refroidit et se soli- difie d'une manière relativement rapide, on ne peut réussir à améliorer considérablement la partie supérieure du lingot et à diminuer les pertes de métal ooupé de la partie de tête du lingot.
Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients qui viennent d'être décrits.
L'invenio a donc pour but de mettre au point un procédé de ooulée des lingots de métal qui, en comparaison des procédés classiques de coulée, permettrait d'améliorer la surface du lingot sur toute sa hauteur et à élever la qualité du métal lui-même.
Cet objet est réalisé par l'application d'un procédé de coulée des lingots dans une lingotière sous une couche de scorie, dans lequel, selon la présente invention, la scorie, avant que le métal liquide y soit coulé, est fon- due directement dans la lingotière au moyen des électrodes d'amenée de courant aux dépens de la résistance électrique de la scorie, tandis qu'au cours de la cristallisation du métal, il est réchauffé ou alimenté par les mêmes électrodes.
Le réchauffage ou l'alimentation sont effectués d'une mani- ère périodique dans le cas où le métal liquide est coulé par portions.
Une forme d'exécution du procédé de l'invention est décrite plus en détail ci-dessous, à titre de simple exemple, avec -référence aux dessins annexés, dans lesquels : - Figure 1 représente une lintetière avec une électrode consommable en cours de la fusion de la scorie ;
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- figure 2 montre une lintgotiëre lors de la coulée du métal liquide à partir d'une poche de ooulée ; - figure 3 représente une lingotière remplie de métal liquide et munie d'une électrode pour le réchauffage de la couche supérieure du métal ; - figure 4 montre une lingotière lors de la ooulée du métal à partir d'une poche dotée d'une auge latérale ; - figure 5 représente une lintotère lors de la ooulée du métal à partir de la poche à travers une électrode creuse.
Le procédé de coulée des lingots de métal selon la présente invention set réalisé de la manière suivants.
Sur une plaque refroidie à l'eau, disposée à l'in- térieur de la lingotière 1 (fig. 1) (refroidie ou non), on met une rondelle d'amorce 2 (fabriquée à partir d'un métal ayant la même composition chimique que oelle du métal coulé), puis on met, par l'intermédiaire de ladite rondelle d'amoroe, en court-circuit une électrode consommable 3 (fabriquée à partir d'un métal ayant la même composition chimique que celle du métal coulé) ou une électrode non-consommable (par exemple, en graphite, en tungstène, etc.) ; ensuite, dans le jeu entre la paroi intérieure de la lingotière et l'élec- trode, on verse la quantité nécessaire d'un flux de la oom- position chimique presorite ou d'un mélange oomportant les constituante du flux, et on fond la scorie aux dépens de sa résistance électrique.
On réussit par là à assurer le sur- ohauffage de la scorie dans la lingotière avant que le métal liquide y soit amené ; on n'a pas besoin non plus d'un équi- pement spécial pour fondre la scorie. Par la suite, l'éleo- trode est sortie rapidement de la lingotière dans laquelle
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on coule le métal liquide 5 à partir de la poche de coulée 4 (Fig. 2).
Lors de la coulée, le métal liquide est traité d'une manière intense par la scorie, pour Atre débarrassé d'inclu- sions non-métalliques et d'impuretés néfastes. Au cours de la ooulée, il se forme un mince garnissage de scorie entre le métal et la paroi de la lingotière. La présence d'un tel garnissage permet d'obtenir la surface du lingot de haute qualité et 'le réduire les pertes de la chaleur .absorbée par les parois de la lingotière.
Cependant, le garnissage à lui seul ne peut créer une macristryctyre dense du lingot. Pour cette raison, immédiatement après la coulée du métal liquide, on remet dans la lingotière 1 (Fig. 3) l'électrode consomma- ble 3, puis on effectue le processus d'alimentation par élec- trofusion scorifiante ou on met dans la lingotière une élec- trode non-consommable et-procède au chauffage en appliquant la puissance maximum. Par ailleurs, le métal liquide est affiné additionnement par la soorie surchauffée. L'affinage du métal est favorisé par application d'un champ de oourant alternatif.
Au fur et à mesure de la diminution de la profondeur du bain de métal, la puissance appliquée diminue progressive- ment, assurant de la sorte la cristallisation axiale du métal dans la zone centrale du lingot et sa macrostructure dense sans défauts- On peut ohauffer la partie de tète du lingot au moyen d'un arc pincé (ou plasma).
Au cas de coulée des lingots à rapport entre la longueur et le diamètre au-dessus de 2,0 à 3,0, on coule le métal liquide en deux, trois ou plusieurs manoeuvres, en pro- cédant, après chaque coulée, à l'alimentation par électro-
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fusion soorifiante ou au réchauffage de la partie remplie du lingot ; il en résulte que, même aveo une grande longueur du lingot, on obtient une dense macrostruoture du métal sans aucun défaut axial.
Pour éviter le déplaoement de la lingotière rem- plie de métal liquide et, par conséquent, la probabilité de la formation de défauts macroscopiques sous forme d'un "carré de liquation", on peut utiliser la poche de coulée 4 munie d'une auge latérale 6 (Fig. 4).
Après avoir dilué et surchauffé la scorie, on sort rap-dement l'électrode 3 de la lingotière 1 qui reste dans sa position initiale. A partir de la poche de ooulée 4, à travers l'auge latérale 6, on remplit la lingotière du métal liquide 5, puis on écarte la poche de ooulée et on procède à l'alimentation par électrofusion soorifiante ou au réohauf- fage de la partie de tête du lingot.
@ On peut obtenir le même résultat en utilisant des électrode creuses (ou tubulaires) 7 (Fig. 5) consommables ou non. Un tel schéma, évitant le déplacement de la lingo- tière remplie de métal liquide, permet d'effectuer pendant la coulée le réchauffage du bain de scories, d'où la possi- bilité d'utiliser des système de scories plus réfractaires.
Le procédé de ooulée des lingots de métal proposé permet, avec une forme de la lingotière appropriée, d'ob- tenir des lingots ayant des sections carrées, reotangulai- res, rondes, ovales et autres.
Le procédé proposé permet aussi d'obtenir des lingots ayant une surface de bonne qualité sur toute leur hauteur et caractérisée par l'absenoe pratiquement complète du retrait dans la partie de tête du lingot. De ce fait, on évite la nécessité de rectifier les lingots avant leur
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traitement ultérieur (laminage, forgeage, pressage, etc. ), les pertes de métal ooupé de la partie de tête du lingot étant réduites à peu près de deux fois. lies lingots coulés selon le procédé réalisé confor- mément à l'invention présentent une meilleure macrostruoture et une meilleure plasticité technologique lors du travail à chaud, aussi bien qu'une pureté élevée, c'est-à-dire qu'ils ont des teneurs en inclusions non-métalliques, en soufre et en d'autres impuretés néfastes considérablement réduites.
On expliquera le procédé de l'invention plue en détails en se référant à l'exemple de réalisation suivant.
Dans une lingotière en nuivre refroidie à l'eau, dont la section est 640 x 640 mm, munie d'une électrode creu- se en graphite de 350 mm de diamètre, on a fondu la scorie de la composition suivante :45% de CaO, 40 % de Al2O3 et 15 % de CaF2. Pour fondre et surchauffer le bain de scorie, on utilisait 50 minutes, la puissance appliqué étant égale à 400 kVA. On avait commencé à fondre la scorie de telle manière qu'au moment où. le métal est coulé hors du four, la scorie soit complètement fondue et surchauffée.
Ensuite, on acculé pendant 5 minutes à travers l'électrode environ 5,5 t du métal liquide ayant la composition suivante (pourcentage en moles) : C- 0,15; Mn -0,32 ; Si - 0,16 ; S - 0,010 ; P - 0,22 ; Cr - 11,70 ; Ni - 1,62 ; Mo - 0,37 ; W - 1,66 ;Cu -'0,27.
Après avoir coulé le métal liquide, on a effeotué le réchauffage par électrofusion scorifiante de la partie supérieure du lingot pendant 1,5 heure, la puissance appli- quée de oourant étant égale à 500 kVA.
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De la même façon, on a coule des lingots à partir de l'acier inoxydable, d'alliages à base de niokel oontenant du titane, de l'aluminium et d'autres constituants. Tous les lingots présentaient une surface absolument lisse ; en a réussi à les laminer ans aucune rectification préalable.
La surface de blooms étant aussi lisse, on n'avait pratique- ment aucun besoin de les rectifier avant de les soumettre au travail ultérieur. Le lingot de métal ainsi obtenu a la oomposition ohimique suivante (pourcentage en moles) :
S-0,05 ; C - 0,16; Mn - 0,33 Si - 0,17 ;/P-0,02; Or - 11,70 ; Ni - 1,60 ; Mo - 0,36 ;W - 1,65 ; Ou - 0,26.
Le procédé de coulée réalisé conformément à l'in- vention permet de réduire la teneur en soufre jusqu'à 0,004 à 0,007 %, sa teneur dans le métal initial étant égale à 0,010 à 0,012 %, le pouroentage du rendement en titane étant égale à 95 % et celui du rendement en aluminium, à 93 %.
Le procédé de coulée selon la présente invention permet d'obtenir des lingots denses, sans aucun retrait, le rendement en métal étant égal à 90 % au lieu de 70 % dans le cas de l'élaboration des lingots ordinaires.