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En anglaisAuteur(s)
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Joseph FARHI : Ingénieur - Ancien Chef du Service Aciérie de la société SOFRESID
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 :
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brames minces : épaisseur 35 à 80 mm ;
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bandes : épaisseur 20 à 35 mm ;
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bandes minces : épaisseur 1,5 à 20 mm ;
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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 :
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des investissements plus faibles pour la coulée continue et le laminoir, ce qui ouvre la voie à des mini‐usines compétitives de produits plats ;
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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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2. Procédés découlant des procédés conventionnels
2.1 Procédé CSP (Compact Strip Production )
Constructeur : Schlœmann Siemag (SMS), Allemagne
Aciéries de référence : Nucor, Crawfordsville, Indiana, États‐Unis – Nucor, Hickman, Arkansas, États‐Unis.
Les machines de brames minces de ces deux aciéries sont en exploitation industrielle. Historiquement, c’est à l’usine de Buschutten (Allemagne) que SMS a mis au point le procédé, dans les années 85-86.
Le procédé CSP est une unité compacte qui va, sans interruption, de la coulée de l’acier liquide au produit fini laminé à chaud, en bobine. On évoquera successivement les trois parties de l’installation : la coulée continue, le four de réchauffage, le laminoir.
Dans ce type d’installation, le passage de l’acier liquide au produit fini bobiné dure moins d’une demi‐heure. Il n’y a pas de stock intermédiaire.
La figure 3 donne une vue d’ensemble de l’installation CSP.
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La figure 4 donne une coupe de la machine de Crawfordsville.
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Lingotière
La figure 5 montre la forme de la lingotière. L’idée fructueuse de SMS a consisté à concevoir une lingotière qui a, dans sa partie supérieure, la forme d’un entonnoir ovale et, dans sa partie inférieure, une section rectangulaire correspondant aux dimensions de la brame à couler (de l’ordre de 50 mm d’épaisseur). La partie supérieure (évasement de 170 mm au sommet) permet l’utilisation d’une busette immergée. La lingotière est droite et animée d’un mouvement d’oscillation. Les petites faces latérales sont mobiles et permettent de faire varier la largeur de la brame de 200 mm en cours de coulée.
Une des caractéristiques de ce procédé est que la mince croûte solidifiée dans la partie conique supérieure est déformée au fur et à mesure de sa descente dans la lingotière jusqu’à épouser les dimensions de la section de sortie de celle‐ci. On craignait à l’origine que cette déformation ne donne...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(5) - BIRAT (J.P.) - Les aciers en bandes minces. - La Recherche, 240 (fév. 1992).
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...
ANNEXES
* - 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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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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