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RÉSUMÉ
Le principe de la coulée continue est de solidifier une barre de longueur infinie dans une lingotière sans fond. Puis on l’extrait dès que sa peau est suffisamment résistante, en continuant à la refroidir énergiquement par l’extérieur jusqu'à complète solidification. Cet article présente les aspects fondamentaux de la coulée continue, ainsi que les nuances que l'on peut obtenir par cette technique.
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Jeanne CHONÉ : Ingénieur consultante Valor Choné Consulting
INTRODUCTION
avec la participation de Jean-Luc JACQUOT et Gérard LESOULT
Les propriétés d’emploi des aciers dépendent, en premier lieu, de leur composition chimique, ajustée en phase liquide. La solidification se fait ensuite sous une forme aussi proche que possible du produit final souhaité : en brames pour des produits plats tels que plaques ou tôles, en blooms ou billettes pour les produits longs laminés à chaud.
La coulée continue (CC) est l’étape de solidification de l’acier. Les meilleures performances des futurs produits sont atteintes après une déformation à chaud des demi-produits solidifiés pour pallier à certaines hétérogénéités héritées de la coulée : géométrie, aspect de surface, santé interne, propriétés mécaniques en particulier (figure 1).
L’idée de base originale de la coulée en continu (figure 1) est de solidifier une barre de longueur infinie dans une lingotière sans fond, de l’extraire dès que sa peau est suffisamment résistante et de continuer à la refroidir énergiquement par l’extérieur jusqu’à complète solidification. On alimente ainsi en continu un puits de liquide dont les parois sont de plus en plus épaisses et de plus en plus rigides, parois qui permettent l’extraction de la barre.
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- Version archivée 1 de juil. 1989 par Joseph FARHI
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Métallurgie tertiaire (de la poche à la lingotière)3. Coulée continue : aspects fondamentaux
La coulée continue est avant tout un échange thermique : de grandes quantités de chaleur sont évacuées sur un temps court. Le procédé est limité par l’échange thermique entre la peau et ce qui l’entoure. Le refroidissement s’effectue en trois étapes :
-
refroidissement à l’eau de la lingotière de cuivre, le temps que le produit ait une peau solide assez résistante pour qu’elle puisse contenir l’acier sans trop se déformer (longueur » 1 m) ;
-
refroidissement secondaire, par arrosage à l’eau (longueurs typiques » 5 m) ;
-
refroidissement à l’air en fin de machine (longueurs typiques » 10 m et plus).
Après un rappel des données et des formules de base concernant les principales données physiques de l’acier, les aspects hydrodynamique (acier liquide), thermique (solidification) et thermomécanique (comportement viscoplastique de l’acier à haute température) sont abordés dans ce paragraphe.
3.1 Données physiques et physico-chimiques
Les données rassemblées ici concernent l’acier liquide et solide et l’environnement proche. Elles sont utiles dans les calculs relatifs au procédé de coulée continue (tableaux 7 et 8).
La figure 11 donne l’évolution de la masse volumique du fer au cours de la solidification et dans le solide en fonction de la température.
Le tableau 9 donne l’abaissement de la température de liquidus en fonction de la composition.
La figure 12 donne la température du liquidus et la température de fin de solidification en fonction de la teneur en carbone.
pour un acier à 0,7 % de carbone, la solidification se déroule entre 1 470 oC, température de liquidus, et 1 370 oC, en fin de solidification, soit plus de 100 oC d’intervalle de solidification.
3.2 Hydrodynamique
Les mouvements d’acier liquide en répartiteur ou en lingotière, provoqués...
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