Ways of improving steel quality in the tundish

Amélioration de la qualité de l’acier dans le répartiteur

Calderys Deutschland GmbH & Co. OHG, 56564 Neuwied, Germany

Received: 9 February 2010
Accepted: 5 May 2010

Abstract

The role of the tundish in the continuous casting process has evolved from that of a buffer between the ladle and mold to being a grade separator, an inclusion removal device and a metallurgical reactor. For both grade separation and inclusion removal, the flow patterns inside the tundish play an important role. The separation of non-metallic inclusions at the interface between the steel and the slag in the tundish is to a great extent controlled by interfacial phenomena in the steel-slag-inclusion system. One constant in the world of high-purity, low-residual and clean steels is the continual drive to reduce and control the frequency of the inclusions. For example, there are high-purity, low-residual clean steels such as IF- steel sheets for automobiles which require the absence of oxide inclusions with diameters larger than 100 micrometers. Great efforts have been made to optimize the flow and turbulence in the tundish through weirs, dams or other systems. Furthermore, a new system, the porous annular well block for injecting argon, has been developed to optimize the bubble size and distribution and hence to achieve a high efficiency in trapping inclusions and in decreasing the hydrogen content in steel. Consequently, the steel quality is further improved in the tundish. Tested with success in a seamless steel shop, the new system gives results in agreement with the water models.

Résumé

La fonction du répartiteur en coulée continue a beaucoup évolué pour passer d’un réservoir tampon entre la poche et la lingotière à la séparation de nuances, à la captation des inclusions et enfin à un réacteur métallurgique. Pour les deux paramètres séparation de nuances et captation des inclusions, la dynamique des fluides dans le répartiteur joue un rôle important. La séparation des inclusions non métalliques à l’interface métal-laitier dans le répartiteur est contrôlée par des phénomènes physico-chimiques. Une des constantes des aciers à haute pureté et faibles résiduels est la réduction et le contrôle de la fréquence des inclusions. Par exemple les aciers à faibles résiduels pour l’automobile de type IF requièrent l’absence d’inclusions supérieures à 100 microns. De gros efforts ont été réalisés pour optimiser le flux et la turbulence dans le répartiteur au moyen de barrages et murets ou encore d’autres systèmes, mais un tout nouveau système permet de capter efficacement les inclusions tout en permettant une réduction de l’hydrogène dissout dans l’acier. Par une optimisation de l’efficacité du gaz injecté au travers de la taille des bulles et de leur régularité de distribution ce système permet une amélioration de la qualité métal pour la majorité des aciers. Testé avec succès dans une unité de production de tubes sans soudure les résultats industriels confirment la validité de notre modèle.