Présentation

Article

1 - HISTORIQUE

2 - PROCÉDÉS DÉCOULANT DES PROCÉDÉS CONVENTIONNELS

3 - ASPECTS PARTICULIERS

4 - MÉTALLURGIE

  • 4.1 - Température de coulée en lingotière
  • 4.2 - Régulation du niveau du métal dans la lingotière
  • 4.3 - Bouchage de busette
  • 4.4 - Soufre
  • 4.5 - Aciers avec une teneur en carbone située dans l’intervalle péritectique
  • 4.6 - Aluminium
  • 4.7 - Qualité du produit fini, aciers coulés à ce jour

5 - PRODUCTION

  • 5.1 - Avec une machine de coulée continue à une ligne de brames minces
  • 5.2 - Avec deux machines de coulée continue à une ligne de brames minces

6 - INVESTISSEMENTS. COÛT DE TRANSFORMATION

  • 6.1 - Investissements
  • 6.2 - Coût de transformation

7 - PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : M7814 v1

Historique
Coulée continue de brames minces

Auteur(s) : Joseph FARHI

Date de publication : 10 oct. 1994

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Auteur(s)

  • Joseph FARHI : Ingénieur - Ancien Chef du Service Aciérie de la société SOFRESID

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INTRODUCTION

En coulée continue traditionnelle pour produits plats, l’épaisseur des brames varie de 130 à 300 mm.

Des techniques plus récentes permettent de couler en continu des demi-produits plats d’épaisseur plus faible. On peut proposer provisoirement la classification suivante :

  • brames minces : épaisseur 35 à 80 mm ;

  • bandes : épaisseur 20 à 35 mm ;

  • bandes minces : épaisseur 1,5 à 20 mm ;

  • bandes très minces : épaisseur inférieure à 1,5 mm.

L’objet principal de cet article est la coulée des brames minces (35 à 80 mm) où des progrès considérables ont été accomplis ces dernières années, progrès qui ont conduit à la naissance de technologies spécifiques faisant partie maintenant du domaine industriel. On traitera aussi, mais dans une moindre mesure, la coulée des bandes (20 à 35 mm) où les progrès sont plus lents. Par contre, bandes minces et très minces font appel à des techniques tout à fait différentes, non traitées ici.

À noter, qu’en anglais, l’ensemble des technologies de coulée continue conduisant à des demi‐produits minces, et par conséquent plus proches du produit final, est appelé NNSCC (Near Net Shape Continuous Casting).

Pour obtenir des masses de bobines de produits finis conformes aux pratiques commerciales courantes (20 à 28 t), les brames minces ont nécessairement une longueur importante (40 à 50 m). De telles brames sont difficiles à manutentionner, à stocker, à chauffer. C’est pourquoi il est prévu de les laminer en ligne (laminage direct) après un chauffage d’appoint et d’homogénéisation.

Une installation de production de bandes laminées à chaud est donc constituée de trois parties distinctes, disposées en ligne : la machine de coulée continue de brames minces, le four, le laminoir.

Cet article est surtout consacré à la coulée continue ; on évoquera plus brièvement le four et le laminoir.

L’intérêt des brames minces découle essentiellement du fait que l’épaisseur de la brame étant beaucoup plus faible, la coulée continue est plus simple et le laminoir beaucoup moins important. De plus, le laminage en ligne, imposé par la longueur des brames, s’avère être une source d’avantages appréciables. Il en résulte :

  • des investissements plus faibles pour la coulée continue et le laminoir, ce qui ouvre la voie à des mini‐usines compétitives de produits plats ;

  • un prix de revient plus bas, essentiellement dû à une consommation d’énergie plus faible, une automatisation plus poussée, une main‐d’œuvre réduite, des frais de maintenance abaissés, un cycle de production plus court, l’absence de stocks intermédiaires, des frais généraux allégés.

On admet que la coulée continue traditionnelle est bien connue (cf., dans le présent traité, articles Coulée continue de l’acier : généralités, données physiques et métallurgiques Coulée continue de l’acier- Aspects métallurgiques et Coulée continue de l’acier : équipement, exploi-tation Coulée continue de l’acier Équipement. Exploitation). On n’insistera donc que sur l’aspect novateur.

La coulée continue des brames minces, quoique d’inspiration ancienne, n’a abouti à des résultats positifs que depuis peu de temps (première mise en route industrielle en juillet 1989) et est actuellement en plein développement. Le présent article ne peut donc avoir un caractère définitif.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m7814


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1. Historique

On peut dire qu’essentiellement trois procédés de coulée continue de brames minces ont été explorés et/ou développés. Les deux premiers, évoqués pour mémoire, n’ont pas reçu à ce jour d’application industrielle.

1.1 Coulée entre bandes

La machine la plus représentative de ce type de coulée est la machine Hazelett, mise au point dans les années 45-50 aux États‐Unis et utilisée avec succès pour les métaux non ferreux.

La figure 1 montre la coupe schématique de la machine. Les grandes faces de la lingotière sont constituées de deux bandes en acier minces fermées, tournant en sens contraire et supportées par des cylindres d’entraînement. La distance entre les faces internes des deux bandes correspond à l’épaisseur de la brame. Les petites faces latérales de la lingotière sont constituées de deux chaînes articulées, formées de blocs rectangulaires qui, dans la partie rectiligne des bandes, sont jointifs et assurent l’étanchéité sur les côtés.

Bandes et chaînes articulées avancent à la même vitesse, entraînant la brame en cours de solidification, sans générer de frottement. Les bandes sont refroidies par un système assez élaboré d’aspersion et de collecte d’eau. La machine forme un angle de 6 à 15o avec l’horizontale.

Dès les années 60, des tentatives sérieuses avaient été faites pour adapter ce type de machine à la coulée de l’acier. À l’époque, les essais avaient été abandonnés principalement à cause d’une qualité insuffisante du métal.

Après une éclipse de près de 15 ans, l’intérêt pour les brames minces s’affirmant, les essais ont repris vers 1985, notamment chez Krupp (Allemagne), Sumitomo (Japon), US Steel (États‐Unis), Nippon Steel (Japon). Tous ces essais ont été abandonnés, sauf chez Nippon Steel avec d’ailleurs des objectifs beaucoup moins ambitieux. Cette désaffection est due au fait que la mise au point du procédé s’est avérée beaucoup plus laborieuse que prévue :

  • il est difficile de protéger le jet de métal en lingotière, la busette immergée dans le métal liquide ne se prêtant pas à la géométrie d’entrée...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - IVERSON (F.K.), BUSSE (K.) -   A review of first year CSP operations at Nucor Steel’s new thin slab casting facility.  -  Technical Report Continuous Casting and Rolling SMS RFA 1991 (réimpression de MTP, 14, janv. 1991).

  • (2) - BIRAT (J.P.), STEFFEN (R.) -   Current R and work on near net shape continuous casting technologies in Europe.  -  Metallurgical Plant and Technology International (mars 1991).

  • (3) - GOSIO (G.), MANINI (L.), MAFFINI (C.), PLESCHIVISCHNIGG (F.P.), MEYER (P.) -   First minimill in Italy for high quality Inline Strip Production (ISP) at Arvedi.  -  Metallurgical Plant and Technology International (mai 1991).

  • (4) - FLICK (A.), EBERLE (A.), HIRSCHMANNER (E.), SCHWAHA (K.L.) -   Coulée continue de brames minces et laminage combinés : une technologie de VAI.  -  La revue de la Métallurgie CIT. (juillet-août 1991).

  • (5) - BIRAT (J.P.) -   Les aciers en bandes minces.  -  La Recherche, 240 (fév. 1992).

  • ...

1 Thèses

* - Le catalogue du système universitaire de documentation peut être consulté en ligne : http://www.sudoc.abes.fr

HAMBURGER (J.) - Les aspects hydrodynamiques de la coulée continue électromagnétique de brames : modélisations expérimentale et numérique. - Institut national polytechnique de Grenoble (2000).

DUMONT (B.) - Étude d’un procédé électromagnétique pour le contrôle de l’écoulement en tête de coulée continue de brames d’acier. - Institut national polytechnique de Grenoble (2000).

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2 Principaux constructeurs

SMS GmbH (Allemagne) http://www.sms-group.com

Mannesmannröhren-Werke GmbH (Allemagne) http://www.mannesmann.com

Voest-Alpine Industrieanlagenbau VAI (Autriche) http://www.vai.at

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