Brevet FR2036687A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne un procédé et une installation de refroidissement de la courroie dans une machine à couler le métal du type à tambour et à courroie0 Dans ce type de machine un espace de moula- ge en mouvement continu est défini entre la périphérie d'un tambour tournant et une courroie qui passe partiellement autour du tambour au cours de sa rotation L'invention a pour but de perfectionner le refroidissement de la courroie de coulée lorsqu'elle s'approche du tambour,qu'elle vient à son contact et tourne en même temps que luit de manière à éviter la déformation ou le gauchissement de la courroie et enfermer le matériau fondu dans espace de moulage en mouvement, sans qugil -' ait de faite. On a déjà proposé des dispositifs de refroidissement du tambour par écoulement de liquide de refroidissement à travers un réseau de passages interconnectés ménagés dans le tambourg Cependant9 on a connu de grandes difficultés pendant de nombreuses années dans les essais effectués pour refroidir la courroie de coulée0 Les dispositifs de l'art antérieur tendent à refroidir le tambour plus efficacement que la courroie0 Ceci crée des différences de température dans le matériau en cours de coulée et donne un refroidissement inégal influençant défavorablement le produit coulé De plus9 la courroie de coulée était inégalement refroidie, ce qui donnait par endroit des tensions dans la courroie9 amenant sa dét6- rioration rapide et produisant par endroit des défauts d'aspect extérieur du produit coulé.De plus, il y avait des problèmes pour maintenir fermement la courroie contre le tambour sans déformation ou gauchissement ou sans lui laisser se séparer du tambour, ce qui aurait laissé fuir le matériau fondu pendant la coulée0 Dans cette proposition, la courroie suit un trajet oblong qui entoure complètement le tambour Ceci exige que le produit coulé soit courbé de cSte pour se dégager de la courroie au fur et à mesure que le produit est conduit hors de la machins Dans le type de machine améliorée que montre la figure 1, la courroie est recourbée suivant des courbes inverses de telle sorte quo- elle n'entoure pas la machine et que le produit coulé 33 peut entre conduit hors de la machine directement et sans entre courbé de côté. Ces problimeN de refroidissement de courroie sont particulièrement svPes dans les machines à courroie et à tambour du typique montre la figure 1,de coulée du métal fondu dans lesquelles la surface antérieure de la courroie est courbée dans un sens lorsqugelle s1 approche du tambour puis passe par une zone de transition et se recourbe dans l'autre sens lorsquBelle a un déplacement adjacent au tambour pour contenir le métal fondu contre sa face antérieure. C2estoàdtre que la courroie suit un trajet com- prenant des portions courbes concaves et convexes avec une zone de transition intermédiaire.Le métal fondu est introduit dans l'es- pace de moulage en déplacement entre le tambour et la face antérieure de la courroie près de la région de transition et ctest la région où la température est la plus élevée qui réclame un refroidissement très intense de la face postérieure de la courroie de coulée. En même temps us est la région où la courroie change de courbure et réclame un guidage et un support fermes et précis pour empocher la déformation ou le gauchissement et empocher la courroie de se séparer du tambour. Ces problèmes sont restés non résolus pendant de nombreuses années et ont limité ltusage de ce type de machine à tambour et à courroie à la coulée des métaux ayant des tmpdra- tures de fusion plus basses. L'invention a pour objet un procédé de refroidissement de la courroie dans une machine à coulée en continu de métal fondu dans laquelle le métal fondu est confiné dans un espace de moulage à déplacement en continu, ménagé entre la périph6- rie d un tambour tournant et la face avant d une courroie flexible sans fin qui entoure partiellement le tambour en rotation, la courroie prenant une courbure en sens opposé alors quelle vient vers le tambour, de sorte que la face postérieure prend d'abord une courbure concave en se déplaçant vers le tambour, et prend ensuite une courbure convexe en passant autour du tambour, procédé caractérisé par ce qugon fait écouler le réfrigérant à grande vitesse longitudinalement le long de la portion concave de la face arribre de la courroie se déplaçant vers le tambour. Parmi les avantages procurés par la présente invention il y a ceux résultant du fait quelle permet un refroidissement intense et uniforme de la face arrière de la courroie de coulée tout le long de l'espace de moulage en déplacement y compris la région d'entrée où la courroie suit une courbe inverse.Le refroidissement plus efficace procuré par cette invention permet dwu tiliser une courroie de coulée plus mince,qui ne se détériore pas par une distortion de à une différence de température entre la face antérieure et postérieure de la courroie de coulée et, de ce fait, la durée de fonctionnement de la courroie de refroidissement en est grandement prolongées Suivant l'un des autres aspects de la présente invention, la méthode de refroidissement comprend les étapes de faire écouler le réfrigérant longitudinalement le long d'une portion concave de la face postérieure de la courroie lorsqu'elle sgap proche du tambour le faire écouler le réfrigérant transversalement à la face postérieure le long de la portion convexe de la face postérieure près du tambour et de faire une transition de 1' écoule- ment longitudinal à lécoulement transversal0 Le procédé de la présente invention pour le refroidissement de la courroie de coulée dans une machine à tambour et à courroie améliore radicalement le rendement et la sécurité de ces machines de sorte que leur utilisation et leurs domaines drapplication peuvent être grandement étendus pour la coulée continue du métal. La description ci-après se rapporte aux dessins ci-joints représentants à titre non limitatif, un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels g - la figure 1 est une vue de cdté en élévation d'une machine à couler du type à tambour et à courroie pour pratiquer la méthode de refroidissement de la présente invention et donner un modèle deappareillage de l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation dgextr8- mité de la machine de la figure I vue de la direction 2 - 2 de la figuré 1 dessinée à une échelle agrandie, la courroie étant brisée pour montrer la structure sous-acente, - la figure 3 est une vue en coupe transversa- le prise le long de la ligne 3 - 3 de la figure 1 dans la région d'entrée, là où le matériau fondu est introduit dans l'espace de moulage en déplacement0 Dans cette description le matériau fondu est montré en tant que métal et la méthode et l'appareillage représentent ici le meilleur mode de réalisation actuellement envisagé pour mettre en oeuvre l'invention dans la coulée de métal en continu, - la figure 4 estune section transversale prise le long de la ligne 4 - 4 de la figure 1 et illustrant la métho- de de refroidissement, - la figure 5 est une vue en perspective il lustrant le refroidissement des portions concave et convexe de la surface postérieure de la courroie ainsi que le refroidissement de la zone intermédiaire de la région de transition. Comme le montrent les figures 1 et 2, la machine 10 de coulée en continu comprend une base de chassie 12 ayant un tambour 14 monté sur cette base et pouvant tourner. Une courroie de coulée flexible 16 suit un trajet curviligne autour d'une portion du tambour tournant et elle est guidée et supportée par trois roues de poulies 17, 18 et 19. Entre la périphérie du tambour tournant et la courroie est défini un espace de moulage se déplaçant 20 (figure 3)0 Cet espace de moulage 20 est formé d'un sillon périphérique de coulée 22 ménagé dans le tambour 14-, la courroie 16 s'appuyant fermement contre une paire de portions de surfaces ou jantes 23 de meme diamètre qui encadrent ce sillon 22. Comme le montre la figure 3, la courroie de coulée 16 stétend transversalement entre les surfaces 23 et sa face antérieure "P" est tournée vers 1' espace de moulage tandis que sa face postérieure "R" est refroidie par un réfrigérant liquide 21 en déplacement rapide, tel que, par exemple, de l'eau qui est utilisée dans cette machine. Afin de contenir le matériau fondu 25 à l'intérieur de l'espace de moulage 20 et de couler un produit de haute qualité, il est important que la courroie de coulée 16 soit maintenue fermement contre les surfaces 23 et que sa face avant P continue à suivre une courbe douce adjacente aux dites surfaces sans aucun gauchissement ou distortion locale. Pour le refroidissement du tambour 14 il y a un réseau de passages interconnectés 24 (figure 3) auxquels on amène du réfrigérant liquide sous pression à travera un arbre creux 26 du tambour (figure 2). Le réfrigérant revenant des passages 24 est reçu dans une chambre 27 pourvue d'une plaque dtextrémité coni- que 28 et 'écoule ensuite dans un conduit de retour 29 pour entre recyclé à un réservoir convenable de retenue du réfrigérant. Comme le montre la figure 1, le matériau fondu 25 est alimenté à partir d'un récipient verseur isolé ou entonnoir 30 et descend à travers une buse 31 dans la région dintroduc- tion ou entrée 32 jusque espace de moulage 20. Cette machine est particulièrement adaptée au moulage en continu de métal fondu, tel que de l'aluminium, du cuivre ou de L'acier. Le produit coulé est conduit hors de la machine à un point qui est, en général, à l'opposé de l'entrée 32. Prés de l'entrée de l'espace de moulage, la courroie de coulée 16 passe autour de la poulie 17 comme ou le vait sur la figure lo Afin de presser fermement la courroie contre les surfaces 239 la poulie d'entrée 17 possède une paire de surfaces de support 369 d'égal diamètres chacune étant directement opposée à lune des surfaces 23e Ainsi la courroie 16 et le tambour 4 sont maintenus ensemble autour de l'entrée 32 pour empêcher une fuite du métal fondue La vue en coupe de la figure 3 est prise directement au plan d'entrée où les surfaces de support 36 appuient les surfa- ces marginales respectives de la courroie 16 fermement contre les surfaces 23.Et aussi la courroie 16 est maintenu sous tension par une traction énergique alors qutelle passe autour du tambour 14. En suivant le trajet décrit par la courroie 16 auprès de l'entrée 32, on voit que la face postérieure "R" décrit une courbe concave en passant autour de la poulie 17g ensuite la courroie se plie suivant une courbe inverse ou ligne d'inflexion le long dtune ligne transversale indiquée en pointillé en 38 (figure 5); et ensuite la courroie décrit une courbe convexe en passant autour du tambour 14. Pour assurer un refroidissement intense de la courroie de coulée 16 adjacente à la région entrée 32 où le métal fondu 25 a sa température la plus élevée, la poulie d'entrée 17 possède une pluralité de sillons 40 profonds et étroits que l'on voit plus clairement sur la figure 34 Entre ces sillons 40, la poulie 17 possède de fines ailettes en lame de couteau 42 supportant la portion médiane de la courroie 16 lors de son passage autour de la poulie 17 au-dessus des sillons 40 pour résister à la force de tension sous laquelle elle fonctionne.Une pluralité de longues buses 44 d'alimentation en réfrigérant s'étend approximativement à mi chemin autour de la poulie 17 et l'une de ces buses 44 se loge dans chacun des sillons 40 en-dessous de la surface postérieure concave R de la courroie, comme le montrent les figures 1 et 2e Le réfrigérant liquide est alimenté sous une pression élevée par une conduite 46 dans un distributeur 47 auquel est connectée l'extrémité de base de chaque buse 444 Comme le montre a ligure 2, est monté, de façon à pouvoir être réglé et fixé par des boulons 48 à une plaque 49 elle-meAme fixée au support 50 du palier de larbre de la poulie 179 Ce réglage permet l'alignement des buses 44 avec les sillons 40 lorsque la machine 10 est prete à fonc tonner Des jets à grande vitesse du réfrigérant 21 sortent des pointes 52 des buses 44 et frappent la surface postéria eure concave R pour produire un film de réfrigérant se déplaçant longitudinalement le long de la courroie 16. Ce réfrigérant 21 se déplace à grande vitesse à travers les sillons 40 Jusqu' la ligne d'inflexion 38.Lorsque le réfrigérant se précipite le long de la surface concave R, la force centrifuge orée un contact intime entre le réfrigérant et la courroie et procure un transfert de chaleur d'une haute efficacité, de telle sorte que la courroie est intensément refroidies Afin de refroidir la courroie lorsqu'elle passe autour du tambour, le réfrigérant 21 est projeté contre la face postérieure R près d'un bord comme le montrent les figures 4 et 5 de telle sorte que le réfrigérant se déplace à grande vitesse à travers la surface convexe et quitte le bord opposé pour entre capté par un fourreau 54. Un grand nombre de buses 56 sont connectées à un tuyau principal 58 s'étendant suivant un arc concentrique à l'axe du tambour 14 et situé près d'un bord de la courroie 16. Dans cette machine, il y a approximativement une soixantaine de buses 56 et elles sont espacées uniformément suivant la longueur du tuyau principal 58. Chaque buse est orientée vers la face R pour proJeter vers le bord de la courroie L'axe de chaque buse 56 fait un petit angle avec la surface R, cet angle allant, par exemple, de 60 à 200 de sorte que le réfrigérant est projeté pour s'étendre et former un film 60 se déplaçant rapidement, transversalement à la face R (figure 5). Afin d'enlever le réfrigérant se déplaçant longitudinalement auddeld de la ligne 38 d'inversion de la courbure, il y a une suite initiale de buses 612 62 et 63 qui sont orientées dans la direction du déplacement suivant des angles progressi- vement décroissants As B et C. Leurs Jets passent effectivement endessous du réfrigérant se déplaçant longitudinalement de façon à soulever le réfrigérant longitudinal de la face R, tout en le dé- viant et en le poussant de enté. Ainsi un film de réfrigérant à grande vitesse est maintent contre la face R et il se crée une tran sition de l'écoulement longitudinal à l'écoulement transversal. Cette transition se crée au.début de la courbure convexe de la face R. Le tuyau principal 58 est fait de trois seo- tions réunies par des brides 64 et le réfrigérant est amené sous pression au tuyau principal 58 à travers une pluralité de conduites 66. En amenant le réfrigérant à une pluralité de connexions 66 on assure une haute pression sensiblement uniforme tout le long du tuyau principal 58, c'est-à-dire que la perte de charge interne est minimisée0 Ainsi, la couche 60 de réfrigérant s'écoulant transversalement a une vitesse sensiblement uniforme en tous les points le long de la courroie. Ceci procure un taux élevé d'échange de chaleur et d'uniformité dans le refroidissement du métal coulé en cours de solidification. Le tuyau principal courbé 58 est monté sur le chis- sis 12 au moyen d'une pluralité de supports 68. Afin d'obtenir l'action de refroidissement la plus efficace possible, la courroie flexible de coulée du métal est faite de métal de haaLte résistance à la traction relativement mince et ayant une bonne conductibilité thermique. Par exemple, dans la machine telle que décrite, cette courroie 16 est faite d'acier sauvage et a une épaisseur de moins de 15 mmO Ainsi, faction de refroidissement intense le long de la face arrière R produit une température sensiblement uniforme en tous les points de la face a- vant F adjacente au métal fondu 25. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, REVENDlCÂTi0N8 1.- Procédé de refroidissement de la courroie dans une machine à couler en continu 13 métal fondu dans laquelle le métal fondu est confiné dans un espace de moulage à dd- placement en continu ménagé entre la périphérie d'un tambour tournant et la face avant d'une courroie flexible sans fin qui entoure partiellement le tambour en rotation, la courroie prenant une courbure en sens opposé alors quelle vient vers le tambour, de sorte que la face postérieure prend d'abord une courbure concave en se déplaçant vers le tambour, et prend ensuite une courbure convexe en passant autour du tambour, procédé caractérisé parce qu'on fait écou- ler le réfrigérant à grande vitesse longitudinalement le long de la portion concave de la face arribre de la courroie se déplaçant vers le tambour. 2.- Procédé conforme à la revendication 1 caractérisé par ce qu'on applique le réfrigérant i la portion convexe de la face postérieure de la courroie dans une direction dif- férente de la direction longitudinale de celle-ci. ).-.Procédé conforme aux revendications t et 2 caractérisé parce qu'on applique le réfrigérant diagonalement à grande vitesse transversalement à la face postérieure de la courroie pour procurer une transition entre le réfrigérant s'écoulant longitudinalement sur la portion concave de la face postérieure et le ré- frigérant qui est appliqué dans une direction différente à la portion convexe de la face arrière. 4.- Procédé conforme aux revendications 1 à 3 caractérisé parce qu'on dirige le réfrigérant diagonalement en le projetant contre la face postérieure de la courroie de coulée de fa- çon à passer sous le réfrigérant s'écoulant longitudinalement tout en déviant le réfrigérant s'écoulant longitudinalement latéralement vers un bord. 5. Procédé conforme aux revendications 1 à 4 caractérisé parce que le réfrigérant dirigé en diagonale atteint le réfrigérant s'écoulant longitudinalement prs du début de la courbure convexe de la face postérieure après que le réfrigérant s'écoulant longitudinalement ait dépassé la fin de la courbe conca- ve, 6,- Procédé conforme à la revendication t ca ractérisé parce qu'on projette le réfrigérant liquide contre la surface postérieure convexe de la courroie près d'un bord de la cour roie et on le fait passer transversalement sur la surface postérieure convexe de la courroie vers 1a autre bord. 7 Procédé conforme aux revendications 1 à 6 caractérisé parce que le réfrigérant en déplacement transversaL forme un film en mouvement rapide sur la surface postérieure convexe9 le dit film se déplaçant vers leautre bord à une si grande vie tesse que le réfrigérant continue son déplacement en s'envolant li- brement du dit autre bord. 8e Installation pour la coulée en continu de métal fondu dans ZaqveuRle métal fondu est confiné dans un espace de moulage se déplaçant continuellement9 défini entre la périphé rie d'un tambour tournant et la face avant d'une courroie flexible sans fin qui entoure partiellement le tambour tournant , installa- tion caractérisée par une première poulie d'entrée, la courroie 1t- entourant partiellement avec la surface postérieure de la courroie décrivant une courbe concave en passant autour de la dite poulie, la dite poulie guidant la face avant de la courroie vers le tambour tournant pour définir une entrée au métal fondu à couler entre le dit tambour et la courroie9 la dite poulie comportant une pluralité de profonds sillons circulaires en-dessous de la surface concave postérieure de la courroie, une pluralité de tubes recourbés dali- mentation en réfrigérant étant logés dans les dits sillons et ayant des buses dirigées vers la surface postérieure concave de la courroie faisant écouler le réfrigérant longitudinalement le long de la surface postérieure en direction de la région convexe de la face po- térieureR et par une source de réfrigérant liquide sous pression con bectée aux dits tubes d'alimentation en réfrigérante 9e Installation conforme à la revendication 8 caractérisée parce que le tambour comporte une paire de surfaces périphériques qui sont espacées pour définir entre elles l'espace de moulage, ladite poulie entrée ayant une paire de surfaces de sup- port de mEme diamètre, chacune des dites surfaces de support étant directement opposée respeotivement àlWme des dites surfaces espacées et appuyant la courroie contre les dites surfaces pour faire joint à l'entrée de l'espace de moulage, les dits sillons circulaires étant situés entre les dites surfaces de 9upportp et une pluralité de fines ailettes situées respert::ivement entre les si71onss les dites ai- lettes supportant la surface postérieure de la courroie faisant face à l'entrée du dit espace de moulage0 10.- Installation conforme aux revendications 8 et 9, caractérisée par des moyens d'application du réfrigérant à la portion convexe de la face arrière de la courroie dans une direction différente de la direction longitudinale de celleoi. 11.- Installation conforme aux revendications 8 à 10 caractérisée par des moyens de buse en diagonale appliquant le réfrigérant diagonalement à grande vitesse i travers la face postérieure de la courroie pour procurer une transition entre le réfri- gérant s'écoulant longitudinalement sur la portion concave de la fa- ce postérieure et le réfrigérant appliqué dans une direction diffé- rente à la portion convexe de la face postérieure. 120- Installation conforme aux revendications 8 à 11 caractérisée parce que les moyens de buse en diagonale comprennent une pluralité de buses pour appliquer le réfrigérant suivant des angles progressivement plus perpendiculaires à la longueur de la courroie. 13. Installation conforme aux revendications 8 à 12 caractérisée parce que les moyens de buse en diagonale projettent le réfrigérant contre la face postérieure de la courroie de façon à faire passer en-desaoua le réfrigérant s'écoulant longitu dinalement tout en déviant le réfrigérant s'écoulant longitudinalement latéralement vers un bord. 140- Installation conforme aux revendications 8 à 13 caractérisée parce que les moyens de buse en diagonale sont situés près du début de la portion de courbure convexe de la face postérieure. 1 5. Installation conforme à la revendioation 8 caractérisée parce que les moyens de buse reliés à une source de réfrigérant sous haute pression projettent le réfrigérant liquide contre la surface postérieure convexe près d'un bord de la courroie en créant un film de réfrigérant se déplaçant à travers la courroie vers 11 autre bord. 16. Installation conforme à la revendication 8 caractérisée parce que le film de réfrigérant se déplace tranaver salement sur la surface postérieure convexe de la courroie vers 1'autre bord à une vitesse élevée telle que le réfrigérant continue son déplacement en décollant librement du dit autre bord, avec des moyens en forme de fourreau pour capter le réfrigérant en volo 1?. Installation conforme à la revendiaation 8 caractérisée parce que la source de réfrigérant est un tuyau principal s'étendant suivant un arc concentrique à lBaxe du tambour et situé près du bord de la courroieS avec de nombreuses buses orientées vers la surface inverse pour se projeter dessus près d'un dit bord de la courroie.