CA2186447A1 - Poudre de couverture de lingotiere de coulee continue de l'acier, notamment d'aciers a tres basse teneur en carbone - Google Patents
Poudre de couverture de lingotiere de coulee continue de l'acier, notamment d'aciers a tres basse teneur en carboneInfo
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Abstract
L'invention a pour objet une poudre de couverture de lingotière de coulée continue de l'acier, notamment d'acier à ultra-basse teneur en carbone, du type comportant une poudre de base et des particules d'au moins un nitrure métallique, caractérisée en ce que sa teneur en carbone libre (%Clibre) est comprise entre 0 et 1 % en poids, en ce qu'elle est fabriquée par atomisation, et en ce qu'elle se présente sous forme de granules de diamètre compris entre 20 et 800 .mu.m. Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, ledit nitrure est le nitrure de silicium, et sa teneur en poids (%Si3N4) est égale à: %Si3N4 = 0,5 - 0,28 x %Clibre ~ 0,10.
Description
~186~7 wv YO/~ U PCT/FR961û0134 POVD~E ~E CO~JVll RTU~E DE LI~GOTE ~; DE COULEE CONTINUE
DE; L'ACIER, NOTAMMENT D'ACE;RS A TR~S BASSE l~;NEUR EN
CARBONE
L'in~ention concerne la coulée continue de l'acier. Plus précisément, elle s c~ncerne le domaine des laitiers ou poudres de couverture que l'on dépc~sc sur la surface de l'acier liquide présent dans la lingotiere de coulée continue, dans le but d'empecher la reoxydation par l'air ambi2nt et le refroidissçment par rayonnement du mctaL de captcr les inclusions non-métalliques qui ont décanté, et d'assurer la lubrification des parois de la lingotiere lors de l'extraction du produit coulé.On rappellc que ces poudres de couverturc sont composé s d'une poudre de basc cGrl.prcnant n~ c.l~ dcs oxydes tels que de la silicc, de la ch~ux, de l'alurnine, de la m~g~ésje, et de divers additifs. Pa~ni ceux~i, on peut citer l'oxyde de sodium, le spath fluor, des carbonates, etc. Elles sont deposées sur la surface de l'acier liquide en lingotiere pour former une couche de quelques cm d'ep~icse~-r. Au voisinage de 15 I'intcrface poudre-métal, la poudrc devient liquide, ce qui lui permet de s'infiltrer entre la paroi de la lingotiere et la pcau en cours de soli~lifi~tlon du produit coule, et de jouer ainsi son rôle de lubrifiant. Au fur et à mcsurc que la poudrc cst wnsorlunée, elle cst renouvelee m~nllellPment ou a l'aide de dispositifs autorn~tiqucs, tels que cclui décrit dans le document FR2635029. Dans ce demier cas, il est préférable que la 20 poudre n'ait pas une granulométne trop fine, afin de limiter les ris~ues de colmatage dcs conduites qui 1'~ dans la lingotiere. C'est ainsi que, bien souvcm, on utilisc des poudres dont les particules sont constituees par des sphères creuses de granulometrie moyenne relativement grossière (supéncure à 100 ~m) fabriquees paratomisation. Mêmc si, cn toute rigueur, ces materiaux ne peu-~rent plus tout à fait être 25 qualifiés de pulvérulcnts, on Ics dcsignera eux aussi dans la suite du texte par le lerme ~poudre", co~T~ne les pr~ticiens le font habitll~llcmeM.
Dans le but de limiter la vitessc de fiusion de la poudre, donc la rapidite de sa consonunation, on ...~ a ses conctinl~nt~ du carbonc librc, sous forrne par exemple de grapbite ou dc noir de fi~mér. Les tcneLlrs en carbone libre (par opposi~ion au 30 car~onc combine inclus dans d'autrcs ~~ ts de la poudre~ tels que les carbonstcs) sont ge~cralcmcnt dc l'ordre de quelques % en poids, On cvr4~tc qu~ne partie de ce carbone passe de la poudrc dans le mét~ liquide, qui voi~ donc sa teneur en carbone menter, Dans les cas les plus col~t~nts, cette au~en-ation n'est pas gênante pour la qual~té du produit coulé. Toutefiois, on a assiste ces de~nie~es aMe~s a url 3s ac~roisscmcnt important des be oins en aciers a ultra-basse tencur en car~onc, c~cst à
dire inferieurc à 50 ppm, voire encore moins. A cc niveau d'exigcnce, on ne pc~t plu5 négliger Ics rec~bur~ions du metaI liquide d'en~iron 4 à 10 ppm que l'on constate habituellcment lorsqu'on utilise dcs poudres contenant meme seulement I à 2 % cn wo 96/22850 ~ 1 8 6 ~ ~ 7 PCT/~96/0013i poids de carbone libre. Il scrait donc tres important de mettre a la disposition dcs scienstes des poudres de couverture n'entraînant plus de re~arburstion du metal, ou une recarburation significativement moindre qu'aver les poudres habituelles, et qui conserveraient neanmoins une fi~sion suffis~mm~nt lente, tout en derne~lrant d'un coût 5 supportablc.
Dans le document FR23 14000, il a cté propose d'utiliser des poudres exemptes de carbone libre, et dans lesquelles celui-ci est rPmpt~ce par d~ partic~les dc nitrures m~t~lliques, tels que les n~trures de bore, de silicium, de ~ èse, de chrome, de fer, d'~ mirliu~ de titane, de zlrconlum. ~lefcre.ltieil~m~n-, la teneur en 0 nitrure est c~ se entre 2 et 10 % en poids de la poudre. Cette tenwr doh donc être relauvement importante pour qu'une telle poudre exemptc dc carbonc rctrouve des propriétes equivalentes à celles des poudres carbonées usuelT~s Mais la presence de nitrure en quantite imponante nsque de provoquer une reprise notable d'azote parl'acier coulé. Or, les appltcat-ons des aciers à ultra-basse teneur en carbone e~agent 15 assez fréque.~ le,lt le mainticn dc la tencur en azote a des nive~x ég~l~ment très faibles (moins de 30 ppm par excmplc), ct ccttc reprise d'azote pcut ctre auss~ gcnante que la reprise de c~r~one que l'on voulait éviter. La granulométrie moyenne de ces poudres ctait par ulleurs rdativcment fine, dorlc peu adaptée à leur dia~ ~ion automatique. Enfin, les nitrures sont des cornposes couteux, dont l'addition en 20 qu~nSTtés irnportantes grève notablemcnt lc prix de rc~vient de la poudre. Pour ces rais~ns, il ne semble pas que ces poudres aicnt connu un important devclopl,c,llc.,t industriel.
I,e but de l'invention cst de procurer aux acicristcs, not~ t à ccux coulant des aciers à ultra-bassc tcne~r en carbone et evensuellPmPnt en azote, des s,~oudrcs de 25 couverture n'en~nant pas de recarburations et de reniuuraSions ré~lhii~itoires du métal, tout en conser~ant des propriétés lubrifias~tcs ~tisf~is~es ct un cout raisoMable.
A cet effct, l'invention a pour objet une poudre de couverture de lingotic tc coulée continue te l'acier, no(~ t d'acier a ultra-basse teneur en C~ C, du typc30 comportant unc po~dre de basc et des particules d'au moins un niwrc m~t~llique~
caractérisée en cc que sa tcneur cn car~one libre (%CIibre) cst c~s,..~,l ise entre 0 et 1 %
cn p~ids, en ce qu'elle cat fabriquée par ~u..~ ., et en ce qu'elle ae presentc sous fonne de granules de diametre compris entre 20 et 800 llrn.
Sclon un exemple de mise en oeuvre de l'invcntion, ledit nitrure est le nitrure ~s de siliciurn, ct aa teneur en poids (%Si3N4) c~t égalc a:
%Si3~4 z 0,5 - 0,28 x %Cl~bre l 0,10 ~186447 .. v ~OJII
Comme on l'aura compris, I'invcntion consiste a u~iliser comme compose assurant Ic réglagc de la vitessc dc fiusion dc la poudrc non plus du carbonc scul ou un nitrure seul a des teneurs élevees, mais un l..élange de carbone et d'un ou de plusieurs nitrurcs mésalliqucs, not~rnent de nitrurc de silicium, ou eventuellemcnt un ou des s nitrures sculs mais toujours avec des teneurs relativement faibles. Cela cst rcndu possible par le fait quc la poudre est fabriquée par un proccdé d'atomisation.
L!invention sera mieux co.np.;se à la lecture de la description qui suit.
L'une des conditions eSS~ntielles pour qu'une poudre de couverture puis~c jouer son rôle de manière s~tis~is~nte est que les palticules qui assurent Ic réglage de 0 sa vitesse de fusion y soieslt réparties de maniere homogènc. Lcs invcnteurs ont constaté qu'avec. Ies poudres selon l'art anténcur c~ des nitrure~ et cxc~nptes dc carbonc, fabriquées par des procedes cl~c~ J~c, tels que le colnr~ctege, le bouletage, le ~roya~e, I'extrusion, ct qui présentaient une granulométrie relativement fine (300 ~m au ~ u~n et generalement 45 ~,lm en moycnne), cctte homogcnéité n'aurait pu êtres garantie. Il etait alors né~essPire de compcnscr scs déficicnccs par un ajout de nitrures plus important qu'il n'aurait été nécessPirc cn théorie. On était ainsi sûr quc toutc fraction dc la poudre aurait une teneur en nitrures ~ n~c pour lui procurer unc vitesse de fusion au moins aec~pt~ble. Une fois cette cor.~ .o~ faite, il fallait trouver un moyen de gsrantir unc homo~énéité s~tisf~is~-lte de la poudre, moyen grâce auquel 20 on aurait pu se pc,.ncllre de diminuer les ~ ntit~s dc nitrures a introduire. Les inventeurs se sont alors apcrçu que le procéde de fabrication de la poudre par atomisation pei..~L~a~t de parvenir au rcsultat r~,~,hc,~,hé
Lc IJ.;nwpc dc ce procédé. ~ppli~uc aux poudres selon l'inveDtion est le suivant. On rcalisc d'abord une pesee et un mélangcage à scc des principalcs matières ~s premieres de la poudre. Puis le melange est irltroduit dans unc cuve de disl,e.sion avec un certain pourcentage d'cau ct d'adjuvants d'atollf,s~tion pour fonner une pulpe appde~e bar~otine. Les nitn~res, et évrntuellement le carbone libre entrant dans la composition dc la poudre selon l'imention sont ajoutcs lors de cette etape, cs)njG~ ..e.~ aux adiuvants d'~tomi~tion Cette barbotine est introduite dans une30 cuve de L~,f~lL, puis pulvérisée dans u~e tour d'atomisation par unc pompe haute pression. Le brouillard ainsi obtenu est scché dans un courant d'air a 600 C, et les gouttelettes pul~.,nsccs devicnnent des granulcs, autour dcsquds les par~icules de c~r~one ct dc nitrurc sont réparties de maniere homogcnc Les di~..".ls pararnetres de fonctio~m.,"lc,.~ te l'in~ ~ion, conjugués aux 35 caracteristiques prcpres dc la barbotine, permettent de réglcr la gr~nulométrie de la poudre Dans le cas dc l'inventior~ le diametre moyen des ~anules doit ctre préférentiellement de l'ordre de 300 a 500 ~1r4 et on ne retiendra pour constituer la poutre dcstinée à etre ajoutée dans ~a lingotiere que les granules dont le diametre est WO 96122850 ~ 1 8 6 4 ~ 7 PCT/F~96/00134 `
compris entre 20 et 800 ~m. Un autrc avantage dc c~tte obtention p~r ~to.,l,~tion est que ~es granules sont, du fait de leur taiLe, parfaitement aptes ~ être ajoutés dans la lingotière au moyen de dispositifs autornatiques.
L'excellcnte homogénéite de la lCp~l.LiOn des nitrurcs qui assurent la v.tesse s de f~sion désiree à la poudre a pour consequcncc qu'a pe~fo.~ ccs ~égales, un moindre ajout de nitrures quc dans les poudres de l'art antérieur est nec~s~Ai~e. Il est ainsi possible, pour un cout supplémentaire acceptable, dc se passer tot~le.ne.~t de l'ajout dc carbone libre, dont on a dit qu'il etait souhaitable de le limiter autant que possible lorsque la poudre est destinée à la coulé`e d`aciers a ultra-basses teneur en carbone. Afin de trouver le meilleur COI~ O-niS possible cntre les ~ "~cs exigenc~s techniques et éoonomiques (s~chant que les risques dc rerLtruration du metal liquide et le prix de revient de la poudre auEmentent a~ec la tene)lr en nitrures), on cl.oi~i~a le plus souvent dc ne pas se passer totalement d'un ~jout de carbone libre, et de ne lui substitucr qu'en par~ie un a3OUt de nitrures, en une quantite suff~s~ nte pour malnterlir la vitesc de fusion de la poudrc à la v~le~r désiréc. On peut, à cet egard, fixer la teneur ~im~le ar'missible cn carbone librc a 1 % en poids.
Les rutrures metalliques utilisables seuls ou en mélange dans les poudres selon l'invention sont essPt~t~ e~cnt lcs nitrures de borc B~, de siliciurn Si3~4, d'~1-J~ "
Al~, de titane TiN, de m~ng~llese MnN, dc zirconium ZrN, dc fer Fe4N, dc chrome Cr2~. n apparalt toutefois que, parmi ces composes, c'cst lc nit~ure de silicium qui prescnte globalement lcs propr.iétés les plus favora~les cn tenne de coûts et deperforrn~nces En particulier, le passage dc son element rnét~llique dans l'acier li~uide lors de la d~ ition de la poudrc n'a, dans la majorité des cas d'u~lisation, qu'une influencc me~allur~ique i~ ;r~lte~ ce qui ne scr~it pss toujours le c~s, par exemplc, pour le nit~urc dc bore.
Dans le cas de l'uti~ tion de nitrure dc silicium, la tcneur pondérale dc 1 poudre en cet élément "%Si3N~," doit, dc pfefërc.~c~, obcir a la relation suivante, ~%CIibrc~ dés~ nt la teneur cn ~l,onc libre:
%Si3N4 = 0,5 - 0,28 %Clibré- 0,10 A titrc d'~cem} lo, on pcut citer le cas dunc poudrc de couYerturc ~ui aurait, cn pourcent~g~C pondcra~ la c~ posiLion suivante (~e COrnplCrrlCTIt à 100 % ~tant constitué de n~ es wlatiles):
SiO2: 33,5 % ~ 2,S
CaO totalc: 31,5 1 2,5 3S A12O3: 4,8 % ~ 1,5 F: 7,2 % I 1,7 Na2O: 11,9 % ~ 2,0 MgO: 1,2 % ' 1,0 21864~7 ~r ~ ou PCT/FR96100134 C libre: 0,60 % sous forme de noir de fumee Si3N4: 0,35 %
Les particules de nitrurc dc silicium ajoutc~s aux autres Composants de la poudre ont dc prefer~.-cc un dizmetre moyen inféricur ou égal a S ~m ct une surfacc 5 spccifique de 2,5 à 3,5 glm2.
Ces additions dc c~l,one et de nitrure de silicium confèrent a la poudrc une vitesse de fusion de 5 mg/s environ (m~suree a 1300 C dans un four tubulaire sous atmosphère oxydante controlée), soit equivalente ~ cellc qu'aurait une poudrc classique de référcnce qui componerait 1~8 % de carbone libre et pas de nitnlre de siliciurn, et 10 aurai~ par aileurs une compos~tion identique à la poudre selon l'invention qui vient d'etre tc~critc.
Avec cette poudre de référence, on observc des le~dll~ul~Lions dc l'acier liquide de l'ordre de 4 à ~ ppm. Avec la poudre s?lon l'invention que l'on vient de décrire, les recarburations mwmales observécs nc d~ sc~"" pas 4 ppm, et sont 5 souvent en deçà des limites de précision de l'analyse. Par ai~eurs, on n'obscrve pas de renitrurat~on signific~tive de l'acier avec cettc poudre selon l'invention, non plus que dc reprisc cn ~itiri~lm ~ ien entend~l, I'application de ces poudres de couverture selon l'invention n'est nullement limitée à la coulée d'aciers à ultra-basse teneur en carbone: elles peuvent être 20 utili~es pour la coulee d'autres types d'aciers. De meme, sans sortir de l'esprit de l'in~ention, on peut ajouter a la poudre d'autres cornposants destine~ a remplir d~s fonctions particulières, tels que des a~ents réducteurs (alun in;urn silico~lcio~T~ .,.), dans la mesure ou Icur presence n'af~ecte pas défavorablement Ics c~pacites lubrifiantcs de la poudre.
DE; L'ACIER, NOTAMMENT D'ACE;RS A TR~S BASSE l~;NEUR EN
CARBONE
L'in~ention concerne la coulée continue de l'acier. Plus précisément, elle s c~ncerne le domaine des laitiers ou poudres de couverture que l'on dépc~sc sur la surface de l'acier liquide présent dans la lingotiere de coulée continue, dans le but d'empecher la reoxydation par l'air ambi2nt et le refroidissçment par rayonnement du mctaL de captcr les inclusions non-métalliques qui ont décanté, et d'assurer la lubrification des parois de la lingotiere lors de l'extraction du produit coulé.On rappellc que ces poudres de couverturc sont composé s d'une poudre de basc cGrl.prcnant n~ c.l~ dcs oxydes tels que de la silicc, de la ch~ux, de l'alurnine, de la m~g~ésje, et de divers additifs. Pa~ni ceux~i, on peut citer l'oxyde de sodium, le spath fluor, des carbonates, etc. Elles sont deposées sur la surface de l'acier liquide en lingotiere pour former une couche de quelques cm d'ep~icse~-r. Au voisinage de 15 I'intcrface poudre-métal, la poudrc devient liquide, ce qui lui permet de s'infiltrer entre la paroi de la lingotiere et la pcau en cours de soli~lifi~tlon du produit coule, et de jouer ainsi son rôle de lubrifiant. Au fur et à mcsurc que la poudrc cst wnsorlunée, elle cst renouvelee m~nllellPment ou a l'aide de dispositifs autorn~tiqucs, tels que cclui décrit dans le document FR2635029. Dans ce demier cas, il est préférable que la 20 poudre n'ait pas une granulométne trop fine, afin de limiter les ris~ues de colmatage dcs conduites qui 1'~ dans la lingotiere. C'est ainsi que, bien souvcm, on utilisc des poudres dont les particules sont constituees par des sphères creuses de granulometrie moyenne relativement grossière (supéncure à 100 ~m) fabriquees paratomisation. Mêmc si, cn toute rigueur, ces materiaux ne peu-~rent plus tout à fait être 25 qualifiés de pulvérulcnts, on Ics dcsignera eux aussi dans la suite du texte par le lerme ~poudre", co~T~ne les pr~ticiens le font habitll~llcmeM.
Dans le but de limiter la vitessc de fiusion de la poudre, donc la rapidite de sa consonunation, on ...~ a ses conctinl~nt~ du carbonc librc, sous forrne par exemple de grapbite ou dc noir de fi~mér. Les tcneLlrs en carbone libre (par opposi~ion au 30 car~onc combine inclus dans d'autrcs ~~ ts de la poudre~ tels que les carbonstcs) sont ge~cralcmcnt dc l'ordre de quelques % en poids, On cvr4~tc qu~ne partie de ce carbone passe de la poudrc dans le mét~ liquide, qui voi~ donc sa teneur en carbone menter, Dans les cas les plus col~t~nts, cette au~en-ation n'est pas gênante pour la qual~té du produit coulé. Toutefiois, on a assiste ces de~nie~es aMe~s a url 3s ac~roisscmcnt important des be oins en aciers a ultra-basse tencur en car~onc, c~cst à
dire inferieurc à 50 ppm, voire encore moins. A cc niveau d'exigcnce, on ne pc~t plu5 négliger Ics rec~bur~ions du metaI liquide d'en~iron 4 à 10 ppm que l'on constate habituellcment lorsqu'on utilise dcs poudres contenant meme seulement I à 2 % cn wo 96/22850 ~ 1 8 6 ~ ~ 7 PCT/~96/0013i poids de carbone libre. Il scrait donc tres important de mettre a la disposition dcs scienstes des poudres de couverture n'entraînant plus de re~arburstion du metal, ou une recarburation significativement moindre qu'aver les poudres habituelles, et qui conserveraient neanmoins une fi~sion suffis~mm~nt lente, tout en derne~lrant d'un coût 5 supportablc.
Dans le document FR23 14000, il a cté propose d'utiliser des poudres exemptes de carbone libre, et dans lesquelles celui-ci est rPmpt~ce par d~ partic~les dc nitrures m~t~lliques, tels que les n~trures de bore, de silicium, de ~ èse, de chrome, de fer, d'~ mirliu~ de titane, de zlrconlum. ~lefcre.ltieil~m~n-, la teneur en 0 nitrure est c~ se entre 2 et 10 % en poids de la poudre. Cette tenwr doh donc être relauvement importante pour qu'une telle poudre exemptc dc carbonc rctrouve des propriétes equivalentes à celles des poudres carbonées usuelT~s Mais la presence de nitrure en quantite imponante nsque de provoquer une reprise notable d'azote parl'acier coulé. Or, les appltcat-ons des aciers à ultra-basse teneur en carbone e~agent 15 assez fréque.~ le,lt le mainticn dc la tencur en azote a des nive~x ég~l~ment très faibles (moins de 30 ppm par excmplc), ct ccttc reprise d'azote pcut ctre auss~ gcnante que la reprise de c~r~one que l'on voulait éviter. La granulométrie moyenne de ces poudres ctait par ulleurs rdativcment fine, dorlc peu adaptée à leur dia~ ~ion automatique. Enfin, les nitrures sont des cornposes couteux, dont l'addition en 20 qu~nSTtés irnportantes grève notablemcnt lc prix de rc~vient de la poudre. Pour ces rais~ns, il ne semble pas que ces poudres aicnt connu un important devclopl,c,llc.,t industriel.
I,e but de l'invention cst de procurer aux acicristcs, not~ t à ccux coulant des aciers à ultra-bassc tcne~r en carbone et evensuellPmPnt en azote, des s,~oudrcs de 25 couverture n'en~nant pas de recarburations et de reniuuraSions ré~lhii~itoires du métal, tout en conser~ant des propriétés lubrifias~tcs ~tisf~is~es ct un cout raisoMable.
A cet effct, l'invention a pour objet une poudre de couverture de lingotic tc coulée continue te l'acier, no(~ t d'acier a ultra-basse teneur en C~ C, du typc30 comportant unc po~dre de basc et des particules d'au moins un niwrc m~t~llique~
caractérisée en cc que sa tcneur cn car~one libre (%CIibre) cst c~s,..~,l ise entre 0 et 1 %
cn p~ids, en ce qu'elle cat fabriquée par ~u..~ ., et en ce qu'elle ae presentc sous fonne de granules de diametre compris entre 20 et 800 llrn.
Sclon un exemple de mise en oeuvre de l'invcntion, ledit nitrure est le nitrure ~s de siliciurn, ct aa teneur en poids (%Si3N4) c~t égalc a:
%Si3~4 z 0,5 - 0,28 x %Cl~bre l 0,10 ~186447 .. v ~OJII
Comme on l'aura compris, I'invcntion consiste a u~iliser comme compose assurant Ic réglagc de la vitessc dc fiusion dc la poudrc non plus du carbonc scul ou un nitrure seul a des teneurs élevees, mais un l..élange de carbone et d'un ou de plusieurs nitrurcs mésalliqucs, not~rnent de nitrurc de silicium, ou eventuellemcnt un ou des s nitrures sculs mais toujours avec des teneurs relativement faibles. Cela cst rcndu possible par le fait quc la poudre est fabriquée par un proccdé d'atomisation.
L!invention sera mieux co.np.;se à la lecture de la description qui suit.
L'une des conditions eSS~ntielles pour qu'une poudre de couverture puis~c jouer son rôle de manière s~tis~is~nte est que les palticules qui assurent Ic réglage de 0 sa vitesse de fusion y soieslt réparties de maniere homogènc. Lcs invcnteurs ont constaté qu'avec. Ies poudres selon l'art anténcur c~ des nitrure~ et cxc~nptes dc carbonc, fabriquées par des procedes cl~c~ J~c, tels que le colnr~ctege, le bouletage, le ~roya~e, I'extrusion, ct qui présentaient une granulométrie relativement fine (300 ~m au ~ u~n et generalement 45 ~,lm en moycnne), cctte homogcnéité n'aurait pu êtres garantie. Il etait alors né~essPire de compcnscr scs déficicnccs par un ajout de nitrures plus important qu'il n'aurait été nécessPirc cn théorie. On était ainsi sûr quc toutc fraction dc la poudre aurait une teneur en nitrures ~ n~c pour lui procurer unc vitesse de fusion au moins aec~pt~ble. Une fois cette cor.~ .o~ faite, il fallait trouver un moyen de gsrantir unc homo~énéité s~tisf~is~-lte de la poudre, moyen grâce auquel 20 on aurait pu se pc,.ncllre de diminuer les ~ ntit~s dc nitrures a introduire. Les inventeurs se sont alors apcrçu que le procéde de fabrication de la poudre par atomisation pei..~L~a~t de parvenir au rcsultat r~,~,hc,~,hé
Lc IJ.;nwpc dc ce procédé. ~ppli~uc aux poudres selon l'inveDtion est le suivant. On rcalisc d'abord une pesee et un mélangcage à scc des principalcs matières ~s premieres de la poudre. Puis le melange est irltroduit dans unc cuve de disl,e.sion avec un certain pourcentage d'cau ct d'adjuvants d'atollf,s~tion pour fonner une pulpe appde~e bar~otine. Les nitn~res, et évrntuellement le carbone libre entrant dans la composition dc la poudre selon l'imention sont ajoutcs lors de cette etape, cs)njG~ ..e.~ aux adiuvants d'~tomi~tion Cette barbotine est introduite dans une30 cuve de L~,f~lL, puis pulvérisée dans u~e tour d'atomisation par unc pompe haute pression. Le brouillard ainsi obtenu est scché dans un courant d'air a 600 C, et les gouttelettes pul~.,nsccs devicnnent des granulcs, autour dcsquds les par~icules de c~r~one ct dc nitrurc sont réparties de maniere homogcnc Les di~..".ls pararnetres de fonctio~m.,"lc,.~ te l'in~ ~ion, conjugués aux 35 caracteristiques prcpres dc la barbotine, permettent de réglcr la gr~nulométrie de la poudre Dans le cas dc l'inventior~ le diametre moyen des ~anules doit ctre préférentiellement de l'ordre de 300 a 500 ~1r4 et on ne retiendra pour constituer la poutre dcstinée à etre ajoutée dans ~a lingotiere que les granules dont le diametre est WO 96122850 ~ 1 8 6 4 ~ 7 PCT/F~96/00134 `
compris entre 20 et 800 ~m. Un autrc avantage dc c~tte obtention p~r ~to.,l,~tion est que ~es granules sont, du fait de leur taiLe, parfaitement aptes ~ être ajoutés dans la lingotière au moyen de dispositifs autornatiques.
L'excellcnte homogénéite de la lCp~l.LiOn des nitrurcs qui assurent la v.tesse s de f~sion désiree à la poudre a pour consequcncc qu'a pe~fo.~ ccs ~égales, un moindre ajout de nitrures quc dans les poudres de l'art antérieur est nec~s~Ai~e. Il est ainsi possible, pour un cout supplémentaire acceptable, dc se passer tot~le.ne.~t de l'ajout dc carbone libre, dont on a dit qu'il etait souhaitable de le limiter autant que possible lorsque la poudre est destinée à la coulé`e d`aciers a ultra-basses teneur en carbone. Afin de trouver le meilleur COI~ O-niS possible cntre les ~ "~cs exigenc~s techniques et éoonomiques (s~chant que les risques dc rerLtruration du metal liquide et le prix de revient de la poudre auEmentent a~ec la tene)lr en nitrures), on cl.oi~i~a le plus souvent dc ne pas se passer totalement d'un ~jout de carbone libre, et de ne lui substitucr qu'en par~ie un a3OUt de nitrures, en une quantite suff~s~ nte pour malnterlir la vitesc de fusion de la poudrc à la v~le~r désiréc. On peut, à cet egard, fixer la teneur ~im~le ar'missible cn carbone librc a 1 % en poids.
Les rutrures metalliques utilisables seuls ou en mélange dans les poudres selon l'invention sont essPt~t~ e~cnt lcs nitrures de borc B~, de siliciurn Si3~4, d'~1-J~ "
Al~, de titane TiN, de m~ng~llese MnN, dc zirconium ZrN, dc fer Fe4N, dc chrome Cr2~. n apparalt toutefois que, parmi ces composes, c'cst lc nit~ure de silicium qui prescnte globalement lcs propr.iétés les plus favora~les cn tenne de coûts et deperforrn~nces En particulier, le passage dc son element rnét~llique dans l'acier li~uide lors de la d~ ition de la poudrc n'a, dans la majorité des cas d'u~lisation, qu'une influencc me~allur~ique i~ ;r~lte~ ce qui ne scr~it pss toujours le c~s, par exemplc, pour le nit~urc dc bore.
Dans le cas de l'uti~ tion de nitrure dc silicium, la tcneur pondérale dc 1 poudre en cet élément "%Si3N~," doit, dc pfefërc.~c~, obcir a la relation suivante, ~%CIibrc~ dés~ nt la teneur cn ~l,onc libre:
%Si3N4 = 0,5 - 0,28 %Clibré- 0,10 A titrc d'~cem} lo, on pcut citer le cas dunc poudrc de couYerturc ~ui aurait, cn pourcent~g~C pondcra~ la c~ posiLion suivante (~e COrnplCrrlCTIt à 100 % ~tant constitué de n~ es wlatiles):
SiO2: 33,5 % ~ 2,S
CaO totalc: 31,5 1 2,5 3S A12O3: 4,8 % ~ 1,5 F: 7,2 % I 1,7 Na2O: 11,9 % ~ 2,0 MgO: 1,2 % ' 1,0 21864~7 ~r ~ ou PCT/FR96100134 C libre: 0,60 % sous forme de noir de fumee Si3N4: 0,35 %
Les particules de nitrurc dc silicium ajoutc~s aux autres Composants de la poudre ont dc prefer~.-cc un dizmetre moyen inféricur ou égal a S ~m ct une surfacc 5 spccifique de 2,5 à 3,5 glm2.
Ces additions dc c~l,one et de nitrure de silicium confèrent a la poudrc une vitesse de fusion de 5 mg/s environ (m~suree a 1300 C dans un four tubulaire sous atmosphère oxydante controlée), soit equivalente ~ cellc qu'aurait une poudrc classique de référcnce qui componerait 1~8 % de carbone libre et pas de nitnlre de siliciurn, et 10 aurai~ par aileurs une compos~tion identique à la poudre selon l'invention qui vient d'etre tc~critc.
Avec cette poudre de référence, on observc des le~dll~ul~Lions dc l'acier liquide de l'ordre de 4 à ~ ppm. Avec la poudre s?lon l'invention que l'on vient de décrire, les recarburations mwmales observécs nc d~ sc~"" pas 4 ppm, et sont 5 souvent en deçà des limites de précision de l'analyse. Par ai~eurs, on n'obscrve pas de renitrurat~on signific~tive de l'acier avec cettc poudre selon l'invention, non plus que dc reprisc cn ~itiri~lm ~ ien entend~l, I'application de ces poudres de couverture selon l'invention n'est nullement limitée à la coulée d'aciers à ultra-basse teneur en carbone: elles peuvent être 20 utili~es pour la coulee d'autres types d'aciers. De meme, sans sortir de l'esprit de l'in~ention, on peut ajouter a la poudre d'autres cornposants destine~ a remplir d~s fonctions particulières, tels que des a~ents réducteurs (alun in;urn silico~lcio~T~ .,.), dans la mesure ou Icur presence n'af~ecte pas défavorablement Ics c~pacites lubrifiantcs de la poudre.
Claims (5)
Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme suit:
1) Poudre de couverture de lingotière de coulée continue de l'acier, notamment d'acier à ultra-basse teneur en carbone, du type comportant une poudre de base et des particules d'au moins un nitrure métallique, caractérisée en ce que sa teneur en carbone libre (% C libre) est comprise entre 0 et 1 % en poids, en ce qu'elle est làbriquée par atomisation, et en ce qu'elle se présente sous forme de granules de diamètre compris entre 20 et 800 µm.
2) Poudre de couverture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre moyen desdits granules est compris entre 300 et 500 µm.
3) Poudre de couvenure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit nitrure est choisi parmi les nitrures de bore, de silicium, d'aluminium, de titane, de manganèse, de zirconium, de fer et de chrome.
4) Poudre de couverture selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit nitrure est le nitrure de silicium, et en ce que sa teneur en poids (% Si3N4) est égale à:
% Si3N4 = 0,5 - 0,28 x % C libre 0,10
% Si3N4 = 0,5 - 0,28 x % C libre 0,10
5) Poudre de couverture selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdites particules de nitrure métallique ont un diamètre moyen inférieur ou égal à 5 µm et une surface spécifique de 2,5 à 3,5 g/m2.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AZWI | Withdrawn application | ||
| AZWI | Withdrawn application |
Effective date: 20010125 |
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Effective date: 20010125 |