Brevet FR2010493A1 — publié le 19700220

i 2010493 La présente invention concerne de manière générale la fabrication de barres ou de tiges métalliques coulées en continu et, en particulier, un appareil servant à-mettre en état des barres coulées en continu avant de les travailler à chaud. 5 Au cours du procédé de coulée de barres en continu, on coule du métal en fusion à un débit prédéterminé dans la gorge de coulée périphérique d'une roue de coulée et la gorge est par 3a suite fermée par une courroie d'acier plane en mouvement qui attaque la jante de la roue pendant la durée de sa course entre le point de 10- coulée et le point où la barre coulée, solidifiée mais encore plastique, est extraite de la gorge de coulée en vue d'être amenée à un appareil de travail à chaud. On a constaté que le contact d'appui de la courroie plane avec la jante de la roue de coulée n'est pas toujours parfait,à la suite de quoi des bavures ou des arêtes vi-15 ves se forment au bord de la barre coulée à l'endroit où la courroie est en contact avec la roue, et ces bavures et arêtes vives, si on ne prend pas soin de les enlever, se replient pendant l'opération de travail à chaud et forment des éclats et des repliures avec ou sans oxyde emprisonné. Ces défauts superficiels ainsi que 20 d'autres encore, tels que des criques thermiques et des retassures internes altèrent la qualité du produit travaillé à chaud. Cela étant, l'invention a pour but principal de procurer un appareil de mise en état de barres qui serve à éliminer ces défauts superficiels, ces bavures et ces arêtes vives avant le tra-25 vail à chaud. L'invention réside par conséquent de manière générale dans un appareil servant à mettre en état une barre en mouvement comportant des surfaces latérales et une surface" supérieure en substance plane qui se raccorde aux surfaces latérales pour former des arêtes 30 avec celles-ci, cet appareil comprenant un premier poste comportant un dispositif servant à supporter la barre en mouvement et un dispositif pour chanfreiner les arêtes, un second poste en tandem avec le premier et comportant un dispositif pour supporter la barre en mouvement et un dispositif pour former en partie un arrondi prédé-35 terminé sur chaque arête chanfreinée de la barre, un troisième poste en tandem avec le second comportant un dispositif pour supporter la barre en mouvement et tin dispositif pour achever l'arrondi prédéterminé et finalement un dispositif en tandem avec le troisième poste pour nettoyer mécaniquement toutes les surfaces de la. barre 40 en mouvement. 69 17876 2010493 Le dispositif servant à nettoyer mécaniquement les surfaces de la barre comprend deux postes, à savoir un premier poste de nettoyage comprenant au moins deux brosses métalliques verticales opposées qui peuvent tourner autour d'axes horizontaux pour éliminer 5 mécaniquement les oxydes, éclats, écailles, battitureset défauts semblables des surfaces supérieure et inférieure de la barre, et un second poste de nettoyage comportant au moins deux brosses métalliques horizontales opposées qui peuvent tourner autour d'axes verticaux pour éliminer de manière analogue les défauts superficiels 10 et les impuretés des côtés de la barre, les brosses métalliques horizontales étant inclinées sous un angle tel que ces brosses puissent venir tangentiellement en. contact avec les côtés inclinés vers l'intérieur de la barr^ en substance d'une manière linéaire- Toutes les brosses métalliques tournantes sont refroidies à l'aide d'un 15 agent de refroidissement que l'on utilise également pour éliminer par rinçage les matières détachées par les brosses rotatives. L'invention ressortira clairement de la description d'une forme d'exécution préférée donnée ci-après, à titre d'exemple uniquement, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: 20 la Fig» 1 sst une vue en élévation de la machine de aise en état suivant l'invention; la Fig» 2 sst une vue d'extrémité de droite de la machine représentée à la Fig. 1; la Fig- 3 est un© vue de la gestion type d'une barre 25 coulée en continu dans une roue de coulé® à gorge avec laquelle une courroie flexible - est en contact d'appui; l.a Fig» 4 est *aas vas ds la. csetion de la même barre lorsqu'elle a traversé le poste de chaxifreinage;. JLa Fig» 5 sst wne vue de la section d'une barre lorsque 30 l*une âs ces arêtes ehaafrsiaées a été arrondie; la Fig» 6 est une vue fragmentaire de 1'outil coupant utilisé pour arrondir les bords ehanfreiass de barre; la Fige 7 est une à plus grand© échelle de l'ou-&il coupant de la Fig® 6,montrant certaines i-elatioa& angulaires, 35 et ' ' • la Figo S xst une 'me dgim- mandrin et-de sa- protection faisant partie des postes c!ç- surfaçage horizontaux et "verticaux la machlë© sise &u' ê%a&- suivant l*in?eatlo3i. • ' Coiuae le 1-, I.ls° 1» 1- suivant l'inven- 40 tioc. seFîiïïit-" à eetir® ea étaè, désignée de manière gé- bad original 69 17876 3 2010493 nérale par la référence 10 comporte plusieurs postes. Dans la forme d'exécution représentée aux dessins, cinq postes indépendants sont prévus, à savoir un poste de chanfreinage Jfi, un premier poste d'arrondissement 60, un second poste d'arrondissement 5 80, un poste de surfaçage horizontal 90 et un poste de surfaçage vertical 110. La nachine de mise en état 10 est conçue en vue d'être utilisée entre une machine de coulée continue (non représentée) et un appareil de travail à chaud (non représenté) et en tandem avec ceux-ci. La machine de coulée continue produit la 10 barre 12 qui a en général la section représentée à la Fig. 3, c'est-à-dire qu'elle présente une surface supérieure-plane H, des côtés inclinés vers l'intérieur ou sufaces latérales 16, une surface inférieure ou dessous 18 et des arêtes inférieures arrondies 20. Les côtés latéraux 16 sont de préférence inclinés vers 15 l'intérieur sous un angle d'environ 9,5°. Cette inclinaison donne à la barre un angle inclus de 80,5°, comme expliqué plus.en détail -■plus-loin. Comme la-machine -de mise en état est disposée en tandem entre la machine de coulée continue (non représentée) et la machine ou l'appareil de travail à chaud (non représenté) et comme 20 la température du métal à mettre en état est comprise entre sa température de travail à chaud et son point de fusion, la barre est très plastique et exige un support et un guidage fermes. Ce support et ce guidage sont effectués par des moyens montés de préférence sur le bâti de la machine. D'une manière plus spécifique, 25 la machine de mise en état 10 comporte un bâti qui comprend des montants d'extrémité antérieurs et postérieurs 21 fixés de préférence à une fondation, plusieurs montants intermédiaires 22, des traverses 23 entre les montants 21 et 22 et des longerons 24 entre les montants' 21 et 22. 30 En raison de la géométrie de la barre coulée 12 et de sa nature plastique ainsi que des différences de contrainte auxquelles la barre 12 est soumise au moment où elle est coulée et transportée vers la machine de mise en état 10, la barre 12 elle-même n'est pas toujours parfaitement orientée dans le sens de son avan-35 cernent.Pour assurer une orientation parfaite, le bâti est également muni de guides 25 quiA ont chacun de préférence mais pas nécessairement la forme d'une pyramide tronquée creuse. Les guides 25 sont fixés au bâti en amont de leur poste respectif et ils réduisent au minimum toute déviation de la barre de sa ligne d'avan-40 cernent préférée pendant l'enfilement de la barre dans la machine. 69 17876 4 2010493 Une fois que la barre est enfilée dans la :r.achine de sise en état 10 et dens la machine de' travail à chaud (non représentée), la traction exercée sur la barre est habituellement suffisante pour empêcher la barre de dévier en dehors de sa ligne d'avancement^ par 5 conséquent, les guides 25 ne remplissent leur fonction la plus utile eue pendant 1'enfilement. Lorsque la machine de mise en état 10 est intercalée entre les postes de coulée et de travail à chaud, la barre 12 qui traverse la machine de mise en état est à me température comprise entre la tem-10 pérature du métal en fusion et la température de travail à chaud et par conséquent elle est dans un état plastique exigeant un support ferme. Ce support est fourni par des dispositifs à galets 26 espacés le long de la ligne d'avancement et montés sur des supports 27 fixés aux traverses 23. 15 Pendant la coulée continue de la barre, un contact superfi ciel imparfait entre la courroie d'acier flexible et la périphérie de la roue de coulée provoque la formation de bavures 3-4* comme indiqué à la Fig. 3. De plus, comme la surface supérieure plane 14 de la barre coulée est la première surface à se solidifier, des 20 agents de démoulage et d'autres impuretés peuvent s'incruster dans le métal. De plus, en raison de l'effet de refroidissement des surfaces externes, des contraintes thermiques à action différentielle peuvent être introduites dans la barre et des criques peuvent apparaître au niveau des jonctions entre la surface supérieure pla-25 ne 14 et les côtés latéraux 16. Il est souhaitable d'éliminer ces défauts avant le travail à chaud. De plus, comme les jonctions entre la face supérieure plane 14 et les côtés latéraux verticaux 16 forment des arêtes assez vives, ces arêtes on-t nettement tendance à se replier et, à moins que la surface soit extrêmement pro-30 pre, d'incruster des matières étrangères dans la surface de la barre, altérant ainsi sa qualité. Ce repliage est produit par un laminage à chaud de la section initiale en une section ovale suivi du laminage de la section ovale en une section ronde et d'une série ultérieure de section ovale alternant avec des sections rondes. On 35 évite le repliage et ses divers inconvénients en arrondissant les arêtes de la barre 12 de manière prédéterminée et en traitant les surfaces de la barre à l'aide de brosses métalliques avant le travail à chaud. Dans la forme d'exécution représentée à la Fig. 1, la 40 barre 12 -traverse la machine de mise en état 10 de gauche à droite. 69 17876 5 2010493 Le premier poste que la barre rencontre en traversant la machine est le poste de chanfreinage 40 qui comprend un porte-outil 42 monté sur un bras 44 qui pivote sur une chape 46, un arrêt inférieur 48 monté sur un élément horizontal 50 et un dispositif 5 positionneur 52 pour le porte-outil est monté sur une chape 54 fixée au bâti et qui est relié au bras 44 de telle manière que le porte-outil 42 puisse être sélectivement abaissé en contact avec la barre 12 et relevé au dessus de celle-ci. Le dispositif positionneur 52 comprend de préférence un vérin contenant un piston 10. actionné pneumatiquement, relié par une tige de piston 55 à un étrier pivotant 56 lui-même articulé au bras 44 par un pivot 57. Le porte-outil 42 comprend une plaque d'ancrage fixée, par exemple soudée, au bras 44, un récepteur en substance en H 45 monté de manière à avancer pas à pas sur la plaque d'ancrage 43, et 15 plusieurs outils chanfreineurs 47 montés de manière amovible sur le récepteur 45. Dans la forme d'exécution représentée aux dessins, le récepteur 45 peut être orienté pas à pas dans des positions décalées de 180° l'une de l'autre. Le récepteur 45 peut évidemment être remplacé par une tourelle présentant un plus grand 20 nombre de positions. Les outils de chanfreinage 47 sont disposés dans le logement (non représenté) formé par les ailes et l'âme du récepteur en H 45 et chaque outil est fixé dans ce logement de n'importe quelle manière bien connue, par exemple par des boulons. Chaque outil 47 comporte de préférence une mise coupante spéciale 25 49 qui peut également de préférence être orientée pas à pas. Si - la mise rapportée 49 et le récepteur 45 peuvent être orientés pas à pas, on peut rapidement changer d'outil sans interrompre l'opération de mise en état, ce qui est souhaitable parce que l'usure de l'outil peut être excessive aux températures de mise en état des 30 barres coulées qui peuvent excéder 871°C. Les mises rapportées 49 doivent être faites en un alliage résistant àux températures élevées, par exemple un alliage de cobalt, de chrome et de tungstène contenant des quantités appréciables de carbone avec du fer, du manganèse et du tantale/columbium et fabriqué par VR. Wesson sous 35 la marque de fabrique "Taijtung G". L'outil de chanfreinage 47 peut être incliné latéralement sous n'importe quel angle souhaitable pour procurer la dépouille nécessaire; cependant, il est préférable de ne pas incliner l'outil par rapport à un plan perpendiculaire à l'avancement de la 40 barre afin que la mise coupante 49 située à son bord antérieur 69 17876 6 2010493 : coïncide avec le centre de l'axe 30 du dispositif. à; galet de support 26 de manière à établir la profondeur de coupe voulue* De plus, en maintenant une pression prédéterminée aans le.dispositif positionneur d'outil 52 en fixant rigidement les outils de chan-5 freinage 47 dans le récepteur 45, on réduit au minimum les oscillations à partir de la ligne d'avancement» De plus, il est préférable d'utiliser, de chaque côté du piston (non représenté) du dispositif positionneur 52, des régulateurs du type à décompression que l'on peut régler pour éta-10 blir une pression pneumatique constante et ainsi une force constante exercée sur le piston de sorte que, lorsque la barre 12 dévie de sa ligne d'avancement, selon un axe vertical, l'outil suit la barre 12 au cours de cette déviation sans perdre sa fonction. On comprendra évidemment que le dispositif à galet de 15 support 26 limite la déviation vers le bas à partir de la ligne d'avancement et le déplacement latéral est limité par chacun des outils 47 disposés de part et d'autre de la barre 12. Le déplacement vers le haut le long de l'axe'vertical est limité par la course du piston du dispositif positionneur 52. Ces régulateurs 20 à décompression sont bien connus et sont de préférence utilisés avec les dispositifs positionneurs d'outils 52, 100, 128 des autres postes 60, 80, 90 et 110. La pression réelle vérifiée par chaque dispositif peut être réglée en agissant sur l'intensité du courant consommé par les bobines d'excitation des moteurs de cha-25 que dispositif. Le poste de surfaçage horizontal 90 et le poste de surfaçage vertical 110 peuvent donc admettre des déviations à partir de la ligne d'avancement de la passe sans perdre leur fonction. •Chaque mise coupante 49 exécute de préférence un chan-30 frein à 45° par rapport à la face supérieure plane 14 de la barre comme indiqué en 58 à la Fig. 4 qui montre que les bavures, telles que les bavures 34 (fig.3) et les criques présentant la jonction entre la face supérieure plane 14 et les côtés latéraux 16 ont été supprimés. 35 La barre 12 sortant du poste de chanfreinage 40 et pré sentant la section indiquée à la Fig. 4 est :dirigée à travers le second guide 25 vers le premier poste d'arrondissement 60 qui est énantiomorphe par rapport au poste de chanfr-einage 4-0 sauf que X*outil arrondis seur 62 qui, comme indiqué à la Fig. 6, comporte fjQ une mise coupante d5arrondissement 64 fixée par un organe de 69 17876 7 2010493 serrage 66, comporte de préférence un brise-copeaux 68 intercalé entre l'organe de serrage 66 et la aise 64. Pour obtenir la barre 12 présentant des arêtes convenablement arrondies, on utilise une géométrie particulière du bord de coupe g'arrondissement. Sur la 5 -Fig. 7, la mise coupante 64 présente un arrondi vrai, situé dans l'angle a, qui s'étend jusqu'à une profondeur prédéterminée à partir du bord d'attaque de ia aise. En pratique, on a constaté que l'on obtient des résultats optimum lorsque le rayon R est compris entre 3,9 mm et 4,7 mm et que l'angle inclu a de la barre couvre 10 . 80,5°. Pour empêcher tout rainurage de la face supérieure plane 14 et/ou des côtés latéraux 16 de la barre 12, on prévoit, de chaque côté de l'angle a, une partie terminale 70 qui présente un angle de dépouille d'environ 0 à 45°, de sorte que l'angle formé par le prolongement de l'angle de dépouille et une ligne parallèle 15 à la bissectrice de l'angle a détermine un angle inclijsl/2£ d'environ 4I0 et par conséquent un angle p d'environ 82°, l'angle p étant appelé angle inclus de l'outil. Grâce à la géométrie que l'on vient de décrire, la mise coupante 64 forme un bel arrondi sur la barre 12 et présente un angle de dépouille suffisant pour 20 empêcher tout rainurage et tout en restant suffisamment à proximité de la barre 12 pour enlever des copeaux. Comme la barre 12 doit être mise en état et fournie à la machine de travail à chaud avant que sa température tombe à environ 885°C, elle se trouve dans un état très plastique pen-25 dant la mise en état et on peut par conséquent éprouver certaines - difficultés à briser les copeaux dans le poste de chanfreinage 40 et dans le premier poste d'arrondissement 60. Il s'est avéré que la section idéale de la barre 12, représentée à la Fig. 5, ne peut par conséquent pas être facilement obtenue avec un seul poste 30 d'arrondissement. Cela étant, l'invention procure un second poste d'arrondissement 80 dans lequel la barre 12 acquiert une section en substance telle que représenté à la Fig. 5. Le second poste d'arrondissement est identique au premier poste 60 et une description détaillée de ce poste ne semble par conséquent pas nécessaire. 35 A partir du second poste d'arrondissement, la barre 12 pénètre dans le poste de surfaçage horizontal 90 qui comprend un dispositif supérieur 92 et un dispositif inférieur 94, chacun de ces dispositifs étant en substance énantiomorphe de l'autre de sorte qu'une description de l'un vaudra pour les deux. Chaque ais-40 positif 92 ou 94 comprend une plate-forme 97 dont une.extrémité 69 17876 8 2010493 est montée à pivot sur une'chape 98 et fixée au bâti de la machine. Un vérin positionneur d'outil 100 monté à pivot sur une cha -pe d'ancrage 101 est articulé par sa tige de piston 102 à l'étrier 103, lui-même articulé à une chape 99 prévue sur la plate-forme 5 97* Cette dernière supporte également un moteur d'eïitraînement (non représenté) dont l'arbre 107 (Fig.8) porte un mandrin 106 qui y est claveté et qui porte une brosse métallique rotative 105 en partie enfermée dans une protection 104» Le mandrin 106 comporte un plateau d'extrémité 108 avec un raccord 109 propre à être raccordé à une alimentation (non représentée) d'un fluide de refroidissement- à introduire dans la brosse métallique 105- L'agent de refroidissement introduit dans la brosse métallique 105 augmente la longévité de celle-ci et aide à évacuer par rinçage les matières étrangères détachées de la barre 12. Le débit de l'agent 15 de refroidissement peut être limité évidemment de manière à empêcher la surface de la barre 12 d'être refroidie à une température inférieure à celle requise (environ .871°C pour le cuivre), moment où. la barre pénètre dans la machine de travail à chaud. Lorsque les surfaces supérieure et inférieure de la barre 20 12 sont ainsi mises en état mécaniquement, la barre 12 traverse le guide 25 et pénètre dans le poste de surfaçage vertical 110 qui est de construction semblable à celle du poste de surfaçage horizontal 90 décrit plus haut. Comme indiqué en particulier à la Fig* 2, le poste de surfaçage horizontal comprend deux disposi-25 tifs 112 et 114 disposés côte à côte et en substance énantiomorphes. Chaque dispositif 112 ou 114 comprend une plate-forme horizontale 116 avec une plaque d'ancrage inclinée vers l'intérieur et s'étendant vers le bas 118 qui porte un moteur d'entraînement 120. La plate-forme horizontale 116, à l'une de ses extrémités, est montée 30 à pivot par des oreilles 122 et des pivots 124 sur un étrier ou chape 126 attaché au bâti et, à son autre extrémité, elle porte une chape d'ancrage 138 qui est articulée, par un pivot I40,à un étrier 136 d'une tige de piston 134 d'un vérin positionneur d'outil 128. Le vérin 128 est monté à pivot, en 132,sur une chape 35 d'ancrage 130 fixée au bâti de la machine. Le moteur 120 entraîne une brosse rotative semblable sous tous rapports à la brosse représentée à la Fig. 8 et décrite plus haut avec référence au poste de surfaçage horizontal. Comme les parois latérales 16 de la barre 12 présen-40 tent une inclinaison d'environ 9,5° sur la verticale, la 69 17876 9 2010493 plaque d'ancrage dirigée vers le bas présente une convergence semblable de sorte que, lorsque la tige de piston 134 est actionnée pour faire descendre la plaque h orizontaQe 16 et qu'elle pivote autour du pivot 124, 1& périphérie externe de la brosse métalli-5 que 105 vient en contact avec la totalité de la surface du côté vertical 16 pour éliminer l'oxyde et les autres matières étrangères superficielles qui affecteraient autrement la qualité du produit. 17876 -10 2010493V - R E V E M D -1 C A T I 0 II S - 1.- Appareil servant à mettre en état une barre en doucement comportant des surfaces latérales et une surface supérieure en substance plane qui se raccorde aux surfaces latérales en 5 formant des arêtes avec celles-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un premier poste comprenant un dispositif servant à supporter la barre en mouvement et un dispositif pour chanfreiner les arêtes, un second poste en tandem, avec le premier et comprenant un dispositif pour supporter la barre en mouvement et un disposi-10 tif pour former partiellement un bord arrondi prédéterminé sur chaque arête chanfreinée de la barre, un troisième poste en tandem avec le second et comprenant un dispositif pour supporter la barre en mouvement et un dispositif pour achever l'arrondi prédéterminé, et un dispositif en tandem avec le troisième poste pour nettoyer 15 mécaniquement toutes les surfaces de la barre en mouvement. 2.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif servant à nettoyer la barre mécaniquement comprend au moins deux brosses métalliques rotatives opposées,disposées dans un poste de surfaçage horizontal et susceptibles 20 d'être amenées en contact avec les surfaces supérieure et inférieure de la barre en mouvement, et au moins deux brosses métalliques rotatives opposées disposées dans un poste de surfaçage vertical et susceptibles d'être amenées en contact avec les surfaces latérales de la barre en mouvement. 25 3«- Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce cpe les brosses métalliques rotatives sont refroidies par le fluide. 40~ Appareil suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les dispositifs de chanfreinage, d'arrondisse-30 ment et de nettoyage sont réglables et comportent des moyens de régulation qui y sont associés pour permettre aux dispositifs de chanfreinage* d'arrondissement et de nettoyage de tenir compte déviation éventuelle de la barre de sa ligne d'avancement, sans pour cela perdre leas- efficacité» >5 Appareil suivant l*une quelconques des revendica tions précédentess caractérisé su ce que le dispositif servant à 0- iOEffier partiellement l'oreccâi prédéteiïiiné et le dispositif ser-W-* s. cet 2z?ouûxa emportent une aise coupante rapportée avec vn angle inclus de lrciïtii de êl à $3,5® et un angle inclus • BAD ORIGINAL 69 17876 2010493 6.- Appareil servant à mettre en état une barre en mouvement, en substance comme décrit avec référence aux dessins annexés.