BE898290A - Procédé et dispositif pour le refroidissement secondaire d'une brame coulée en continu. - Google Patents

Abstract

Le procédé consiste à appliquer un agent liquide de refroidissement, de préférence de l'eau sous faible pression, sous la forme d'une couche continue sur au moins une partie de la surface de la brame en cours de solidification. Le dispositif utilisé comporte au moins un rouleau de support creux, percé d'orifices pour le passage de l'agent de refroidissement; il est équipé d'un système pour éviter les fuites d'agent de refroidissement, par exemple une enveloppe couvrant la partie arrière des rouleaux creux. Le nombre de rouleaux creux peut etre différent sur chaque face de la brame.

Description

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  CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUESCENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sahs but lucratifVereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique). 



  Procédé et dispositif pour le refroidissement secondaire d'une brame coulée en continu. 



  La présente invention concerne le refroidissement secondaire d'une brame métallique, en particulier d'une brame d'acier, coulée en continu. 



  On sait que, dans une machine de coulée continue d'acier, la brame quittant la lingotière est soumise à un refroidissement, dit refroidissement secondaire, pendant qu'elle progresse le long du train de rouleaux de support. Ce refroidissement secondaire est réalisé par aspersion d'eau. Il vise à accélérer la solidification du métal, à consolider la carcasse solidifiée et à refroidir la machine de coulée. Il couvre une longueur de brame, dite longueur arrosée, qui peut varier de 10 m à plus de 30 m et il met en oeuvre des quantités d'eau compri- ses entre 0,3 et 3 litres d'eau par kilo d'acier. 

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  Actuellement, ce refroidissement est réalisé au moyen de pulvérisateurs d'eau logés entre les rouleaux de support de la brame et répartis sur la longueur arrosée de celle-ci. Les coefficients de transfert thermique réalisés dans la zone d'impact des pulvérisateurs sont inférieurs à 1,7   kW/m  C.   



  Cette méthode connue présente un grand inconvénient. En effet, le refroidissement qu'elle applique est extrêmement hétérogène et il provoque une succession rapide de nombreux cycles de refroidissement-réchauffage en chaque point de la surface de la brame au cours de son défilement dans la machine de coulée. Il en résulte une importante fatigue thermique qui conduit à l'apparition et à la propagation de fissures superficielles dans la brame. Cet effet est d'autant plus marqué que la quantité d'eau pulvérisée est grande et que l'épaisseur de la peau solidifiée est faible. 



  Pour tenter de remédier à cet inconvénient, on a proposé d'utiliser un refroidissement secondaire très doux, en particulier pour couler les aciers sensibles à la fissuration. Cette technique limite cependant la vitesse de coulée et par conséquent la production de la machine de coulée. 



  La présente invention a pour objet un procédé qui permet de pallier l'inconvénient précité de refroidissement hétérogène tout en réduisant de façon appréciable, la longueur du puits liquide dans la brame. 



  A cet effet, le procédé de refroidissement secondaire d'une brame coulée en continu, au moyen d'un agent liquide de refroidissement, qui fait l'objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que l'on applique l'agent liquide de refroidissement sous la forme d'une couche continue sur au 
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 moins une partie de la surface de la brame en cours de solidi- 1 
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 fication. 

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  Selon une variante particulière, on utilise comme agent de refroidissement de l'eau sous faible pression, de préférence avec un débit compris entre 6 et 90 1 d'eau/kg métal. 



   \ Le procédé de l'invention permet, par variation du débit de   1'   agent de refroidissement, d'atteindre des coefficients d'échange thermique compris entre 5 et 12,5   kW/m2oc,   c'est-à-dire largement supérieurs aux valeurs habituelles. 



  On sait par ailleurs que, pour éviter la fissuration transversale lors du redressement de la brame, il faut opérer ce redressement dans un domaine de température où l'acier présente une bonne ductilité, c'est-à-dire au-dessus de 9000C ou en dessous de   700 C.   



  Or, avec les systèmes classiques de refroidissement par pulvérisation d'eau, la température superficielle au milieu de la grande face de la brame est, au point de redressement, généralement comprise entre 1100 C et   700 C.   



  Cette gamme de température englobe la zone de ductilité insuffisante de l'acier et oh observe souvent l'apparition de fissures, en particulier aux arêtes de la brame. 



  Dans le cadre de la présente invention, on peut appliquer un refroidissement ultra-puissant continu sur une longueur appropriée, par exemple 2 ou 3 m, dans ou immédiatement avant la zone de redressement, de façon à abaisser la température à moins de   700 C.   



  Le tableau 1 ci-dessous montre, par comparaison, les résultats obtenus avec un refroidissement traditionnel par pulvérisation et un refroidissement ultra-puissant continu selon l'invention, dans le cas de brames d'acier d'une épaisseur de 220 mm coulées à la vitesse de 1,2 m/min. On voit que les coefficients d'é- 

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 change thermique sont nettement plus élevés dans le cas du procédé de l'invention, et que la longueur du puits liquide est diminuée de moitié. La température au point de redressement ne pose pas de problème de fissuration. La longueur arrosée est réduite d'environ 30 %. 



   TABLEAU I. 
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<tb> 
<tb> 



  Refroidissement <SEP> Refroidissement
<tb> traditionnel <SEP> ultra-puissant,
<tb> 0, <SEP> 9 <SEP> 1/kg <SEP> acier <SEP> continu
<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> la <SEP> brame,
<tb> mm <SEP> 220 <SEP> 220 <SEP> 220
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> coulée,
<tb> m/min <SEP> 1,2 <SEP> 1,2 <SEP> 1,2
<tb> Longueur <SEP> arrosée, <SEP> m <SEP> 16,1 <SEP> 11,6 <SEP> 11, <SEP> 6
<tb> Coefficients <SEP> d'échange
<tb> thermique,
<tb> kw/m2oc <SEP> 0, <SEP> 8-0, <SEP> 2 <SEP> 6,25 <SEP> 12,5
<tb> Longueur <SEP> du <SEP> puits
<tb> liquide, <SEP> m <SEP> 22,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11, <SEP> o
<tb> Température <SEP> superficielle <SEP> de <SEP> la <SEP> brame
<tb> au <SEP> point <SEP> de <SEP> redressement <SEP> (19 <SEP> m), <SEP>  C <SEP> 1000 <SEP> 660 <SEP> 630
<tb> 
 Le procédé de l'invention permet également,

   par un refroidissement ultra-puissant continu appliqué dès la sortie de la lingotière, de former très rapidement une carcasse solidifiée suffisamment résistante et de maintenir dans la brame une enthalpie correspondant à une température comprise entre 9000C et   11000c   au point de redressement. La longueur de refroidissement nécessaire à cet effet est nettement plus courte que dans les méthodes par pulvérisation ; elle est par exemple comprise entre 2,5 m et 4   m.   

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  Cette possibilité est particulièrement intéressante dans la perspective actuelle des économies d'énergie associées notamment à l'enfournement chaud des lingots dans les fours du laminoir. 



  Cette possibilité est illustrée par le tableau II, qui montre, par rapport à la brame à refroidissement traditionnel du tableau I, les longueurs de puits liquide, ainsi que les températures au point de redressement obtenues avec des vitesses de coulée différentes, ainsi qu'avec deux longueurs arrosées distinctes, mais 5 à 6 fois plus courtes que dans la machine classique. 



   TABLEAU   II.   
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<tb> 
<tb> 



  Refroidissement
<tb> ultra-puissant,
<tb> continu
<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> la <SEP> brame,
<tb> mm <SEP> 220 <SEP> 220
<tb> Longueur <SEP> arrosée, <SEP> m <SEP> 2,6 <SEP> 3,6
<tb> Coefficients <SEP> d'échange
<tb> thermique, <SEP> kW/m C <SEP> 6,25 <SEP> 12,5
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> coulée, <SEP> m/min <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1,8 <SEP> 1,2 <SEP> 1,8
<tb> Longueur <SEP> du <SEP> puits <SEP> liquide,
<tb> m <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> 27,8 <SEP> 14,2 <SEP> 25,4
<tb> Température <SEP> superficielle
<tb> de <SEP> la <SEP> brame <SEP> au <SEP> point <SEP> de
<tb> redressement, <SEP>  C <SEP> 980 <SEP> 1030 <SEP> 960 <SEP> 1010
<tb> 
 

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 D'une manière générale, le refroidissement ultra-puissant continu suivant l'invention permet d'accélérer considérablement la solidification de l'acier et par conséquent,

   de diminuer de fa- çon très nette la longueur du puits liquide. Ce résultat important conduit, dans le cas d'une machine neuve, à réduire fortement la longueur donc le coût de la machine, et dans Le cas d' une machine existante, à une augmentation de la vitesse de coulée et par conséquent de la production. 



  La présente invention a également pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de refroidissement ultra-puissant continu qui vient d'être exposé. 



  Le dispositif de refroidissement secondaire selon l'invention, qui comporte des rouleaux de support de la brame en cours de solidification, est essentiellement caractérisé en ce que : (a) au moins un des rouleaux de support présente au moins une cavité intérieure ; (b) le dit rouleau est percé d'orifices reliant la dite cavité intérieure et la surface extérieure du rouleau ; (c) il comprend des moyens pour alimenter la dite cavité inté- rieure du dit rouleau en agent de refroidissement. 



  Dans la suite de la description, de tels rouleaux présentant au moins une cavité intérieure seront désignés par l'expression "rouleaux creux" ; il faut noter à cet égard que les cavités auxquelles se réfère la présente demande peuvent présenter une forme quelconque, en particulier une forme cylindrique traversant le rouleau sur toute sa longueur. 



  Selon une réalisation préférentielle de ce dispositif, les dits orifices sont dimensionnés de façon à ne pas provoquer de pul- vérisation de l'agent de refroidissement. 

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  Egalement selon une réalisation particulière, le dispositif de l'invention comporte des moyens pour réduire les fuites d'agent de refroidissement. 



  A cet égard, il s'est avéré intéressant de doter le dispositif d'une enveloppe couvrant la partie des rouleaux creux opposée à la brame, de façon à créer une perte de charge suffisante pour réduire les fuites de l'agent de refroidissement. 



  Encore selon l'invention, le dispositif de l'invention peut comporter un nombre de rouleaux creux différent pour chaque face de la brame. 



  De même, le nombre   et/ou   la répartition des dits orifices peuvent varier en fonction notamment de la position et/ou du diamètre extérieur de chaque rouleau. 



  Une telle disposition permet par exemple d'appliquer un refroidissement d'intensité différente sur les deux grandes faces de la brame dans la zone de redressement, de façon à créer une différence de température entre ces deux faces. On peut ainsi modifier la distribution des contraintes dans la peau solidifiée, et éviter la sollicitation en traction, et par conséquent le risque de fissuration, du front de solidification.

Claims (10)

REVENDICATIONS.

1. Procédé pour le refroidissement secondaire d'une brame métallique coulée en continu, au moyen d'un agent liquide de refroidissement, caractérisé en ce que l'on applique le dit agent liquide sous la forme d'une couche continue sur au moins une partie de la surface de la brame en cours de solidification.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise comme agent de refroidissement de l'eau sous faible pression.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le débit d'agent liquide est compris entre 6 et 90 litres par kilogramme de métal.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la brame métallique est une brame en acier.

5. Dispositif pour le refroidissement secondaire d'une brame métallique, en particulier en acier, coulée en continu, suivant un procédé conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, dispositif qui comporte des rouleaux de support de la brame en cours de solidification, caractérisé en ce que : (a) au moins un des dits rouleaux de support présente au moins une cavité intérieure ; (b) le dit rouleau est percé d'orifices reliant la dite cavité intérieure et la surface extérieure du rouleau ; (c) il comprend des moyens pour alimenter la dite cavité tenté- EMI8.1 rieure en agent de 1 <Desc/Clms Page number 9>

6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les dits orifices sont dimensionnés de façon à ne pas provoquer de pulvérisation de l'agent de refroidissement.

7. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour réduire les fuites d'agent de refroidissement.

8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les dits moyens sont constitués par une enveloppe couvrant la partie des rouleaux creux opposée à la brame.

9. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre de rouleaux creux différent pour chaque face de la brame.

10. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le nombre et/ou la répartition des orifices d'un rouleau creux varie en fonction de la position et/ou du diamètre extérieur du dit rouleau creux.