Brevet FR2101094A1 — publié le 19720331

La présente invention concerne un dispositif de coulée continue, dans lequel l'opération de coulée s'effectue à l'abri de l'air et, par ailleurs à des vitesses de défilement elevées. Dans les dispositifs classiques de coulée continue, l'introduction du metal fondu dans le moule constitué par la gorge de la roue de coulee, obturée par sa courroie, se fait par gravité, une goulotte reliée, plus ou moins directement, au creuset contenant le métal liquide, étant disposée à cet effet, à proximité immédiate de l'endroit où la courroie de recouvrement vient plaquer sur la gorge de la roue. On s'est toutefois rendu compte que l'écoulement turbulent ainsi créé était préjudiciable à l'homogénéité et, par conséquent à la qualité du produit coulé. On a alors proposé d'introduire le métal dans son moule suivant une direction sensiblement horizontale et non oblique, comme avant, ceci pour éliminer, dans toute la mesure du possible l'influence de la composante verticale, génératrice de la turbulence. La matière est alors amenée dans le moule par un canal horizontal allonge, ce qui implique, du même coup, la remontée du point d'injection dans le moule, ce point se situant auparavant à l'extrémité d'un rayon faisant, avec la verticale un angle de quelque 450, alors que pour la coulee à l'horizontale, cet angle doit être voisin de zéro. Mais une telle modification remettait egalement en cause un autre facteur de l'opération, à savoir la vitesse de la roue, facteur essentiellement économique et que l'on s'efforçait de maintenir à des valeurs les plus élevées possible, tout en restant compatibles avec une qualité acceptable du produit traite. Dans le cas de certains métaux s'oxydant rapidement à l'air, mais dont la première couche superficielle d'oxyde présente une étanchéité suffisante pour protéger de l'oxydation le restant du métal, on pouvait obtenir, dans le canal de coulée, un isolement pratiquement complet, par rapport à l'air, de la masse du métal pénétrant dans la roue, précisément en raison de la formation d'une croûte d'oxyde protectrice laquelle, adhérant suffisamment aux parois latérales du canal, s'immobilise une fois formée, constituant ainsi un moule étanche venant se raccorder à celui, constitué-par la roue et son ruban obturateur. C'est, en particulier, le cas pour la coulée de l'aluminium. Dans le cas de ce métal on fait généralement appel à une roue de coulé en cuivre, associée à un ruban en acier. Le point délicat est, évidemment, le raccordement entre la croûte d'oxyde recouvrant le métal fondu et les parties du moule périphérique de la roue avec lesquelles cette croûte est en contact. Si le cuivre parvient à glisser contre les bords de la croûte d'oxyde, sans entamer cellevci, il n'en va pas de même du ruban, le contact oxyde d'aluminium acier présentant davantage d'adhérence. ,L'expérience prouve cependant, que malgré cela, la coulés de l'aluminium reste assez étanche, pour conserver une pureté suffisante à la masse du produit, les particules d'oxyde d'aluminium arrachées par le ruban à la croûte recouvrant le canal, se retrouvant à la surface dudit produit et ce, en quantité suffisamment réduite pour ne pas polluer le produit au delà d'une limite acceptable. En examinant l'opération sous l'angle de la vitesse de la roue, on constate cependant que l'on se trouve rapidement limité de ce coté. En effet, une vitesse trop élevée aurait pour conséquence un appel de métal plus fort que la vitesse d'écoulement de celui-ci dans le canal, vitesse conditionnée, d'une part, par la charge statique à laquelle le métal est soumis, d'autre part, par la section dudit canal. On est, également, amené à rechercher des moyens d'assurer le réglage de la vitesse d'écoulement du métal liquide, en raison de la nécessité de démarrer l'opé- ration sous une vitesse de rotation réduite de la roue, cette vitesse ne pouvant être augmentée que progressivement, sous peine de provoquer des discontinuités dans le produit. Quant aux systèmes de régulation de la vitesse d'écoulement, et par conséquent, du débit du métal, on se contente, généralement, de faire appel à un voletobturateur de débit, qui offre au métal liquide, immédiatement en amont du canal d'amenée, une section de passage d'autant plus grande que la vitesse de la roue est plus élevée et que, par conséquent, l'appel de métal est, lui aussi, plus grand. Partant, d'une part des considérations et constatations qui précèdent, et d'autre part des résultats déjà acquis gracie aux différents autres dispositifs préconisés précédemment par la demanderesse, notamment en matière de refroidissement de la roue de coulée, il lui a été possible de mettre au point le dispositif qui sera décrit par la suite et grâce auquel un accroissement extrêmement sensible de l'ordre de 50 % de la vitesse de coulée a pu être obtenu, tout en respectant les normes imposees par ailleurs, quant à la qualité du produit obtenu. L'attention a d'abord été portée sur le perfectionnement du système de regulation du débit du métal. Au bac en charge, précédant normalement le canal d'amenée et'comportant, sur le trajet du métal un volet-obturateur, on adjoint, suivant l'invention un second bac, situé au-dessus du premier et contenant, lui aussi, du métal en fusion, ledit second bac étant agencé pour déverser le métal dans le premier par une tubulure sensiblement verticale, plongeant à l'intérieur de la masse du mental fondu contenu dans le bac inférieur, ladite tubulure comportant, à sa partie terminale inférieure, un dispositif de régulation qui sera décrit plus loin. Des mécanismes de relevage, pouvant éventuellement etre rendus inter dépendants, sont associés à chacun des bacs, supérieur et inférieur. Grâce à ces mécanismes, on peut se rendre maltre des deux niveaux, inférieur et supérieur, du métal fondu, en déplaçant verticalement, selon les besoins, l'un ou l'autre de ces bacs, ou bien les deux simultanément, le parametre indépendant étant, en l'occurrence, la vitesse de rotation de la roue, étant bien entendu que, de son côté, ladite roue devra, de préférence, présenter, a sa périphérie la forme en "Y" préconisée par le brevet français 1 590 702 de la demanderesse ; cette forme, associée aux caissons de refroidissement décrits dans le brevet précité, permet en effet d'atteindre des vitesses linéaires de l'ordre de 20 m/minute a la péri phérie de la roue de coulée. Des vitesses de cet ordre peuvent, grâce a la présente invention, être maintenues, même pour des opérations de coulée a l'hori- zontale sous couche d'oxyde protectrice, dans le cas de l'aluminium. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe obturateur et régulateur du débit d'écoulement du métal liquide est étroitement associé aux mouvements verticaux du bac supérieur. Par ailleurs, ledit organe comporte, d'une part des flotteurs, solidaires de l'obturateur, de préférence en forme de pointeau, placé à l'extrémité de la tubulure du bac supérieur, d'autre part, un levier à l'extré- mité duquel est fixé ledit ensemble flotteur-obturateur, ce levier étant sus cep- tible de pivoter autour d'un axe solidaire du corps du bac supérieur, une -force de rappel, un contre-poids, par exemple étant appliquée à 7'autre extrémité de ce mne levier. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bac supérieur est luimême rendu pivotant autour d'un axe horizontal, situé de préférence, au voisinage de sa partie arrière, le mouvement de pivotement du bac étant provoqué par un moyen approprié, venant s'ajouter au moyen de relevage dudit bac. Il est à noter que, pour des raisons évidentes, l'ensemble du dispositif de pivotement du bac supérieur doit suivre ce dernier dans ses déplacements verticaux, ascendants ou descendants. Selon une autre caractéristique de l'invention, le contact entre, d'une part, la couche d'oxyde prescrite, recouvrant le métal en fusion le long du passage- de celui-ci dans le canal d'amenée et, d'autre part, le ruban de recouvrement de la roue de coulée, est amélioré par l'introduction d'une languette mince, de préférence métallique, présentant une largeur transversale sensiblement égale à celle du moule et recowerte, sur ses deux faces, d'une faible épaisseur d'une matière réfractaire souple genre "marinite" ou "fiberfax". Cette languette est rendue pivotante autour d'un axe solidaire du bras supportant la roue de renvoi que l'on intercale habituellement dans les dispositifs de ce genre, en vue de rabattre la courroie d'obturation sur la roue de coulée, au voisinage immédiat du point le plus haut de cette dernière. Un moyen de rappel, un ressort, par exemple, permet de plaquer constamment, avec une force suffisante, ladite languette contre le ruban, et ce précisément dans la zone du contact initial entre la couche d'oxyde et le ruban, la languette plongeant ainsi partiellement à l'intérieur du métal. On réalise ainsi pratiquement la stabilisation totale de la couche d'oxyde, les contacts entre celle-ci et les parois du moule restant glissants et la lan guette selon l'invention en assurant l'arrêt, dans le sens du mouvement ; l'entres en contact direct, en aval, du métal fondu avec le ruban d'acier, n'est pas gênant, car il n'y a plus d'oxyde dans cette zone. On réalise donc bien une coulée étanche, à l'abri de l'air. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit et en regard du dessin annexé, description et dessin concernant plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre purement illustratif et nullement limitatif. La figure unique, représente schématiquement une coupe en long d'un dispositif complet selon l'invention. On voit, en 1, la roue de coulée, dont la gorge 2 est recouverte, sur une partie de son parcours, par le ruban 3, lequel est applique contre la roue de coulée, non loin du point le plus élevé de celle-ci, à l'aide de la roue de renvoi 4. Le canal d'amenée 5, appelé encore "bec de coulée" ou Xbusette" est placé à la sortie du bac de coulée inférieur 6. Le niveau du métal fondu, recouvert d'ailleurs de la couche protectrice d'oxyde, est visible en 7. On voit, en 8, la languettepotectride suivant l'invention, languette plongeant dans le métal fondu, par son extrémité libre 9, recouverte, sur ses deux faces, par de faibles couches, 10 et t1, de matière réfractaire souple. La languette 8 pivote autour de l'axe 12, solidaire du levier 13, supportant l'axe de rotation 14 de la roue de renvoi 4. Le ressort de compression 15, agissant sur l'extrémité 16 de la languette 8, permet d'appliquer en permanence celle-ci, avec une force suffisante, contre le ruban 3. Le bac de coulée inférieur 6 peut être déplacé verticalement, par exemple, au moyen d'un vérin 17, ledit mouvement étant, de préfé- rence pivotant, afin de maintenir sensiblement inchangée la position de l'extrémité de la busette par rapport à la roue. Le bac supérieur 18, susceptible d'un mouvement de pivotement autour de l'axe 19, est assujetti à des mouvements de régulation ascendants ou descendants, grâce à un dispositif approprié, un vérin 20 par exemple. Un autre vérin 21 permet d'assurer ledit mouvement de pivotement autour dudit axe 19, un moyen complémentaire, une vis de butée 22 par exemple permettant en outre, de parfaire éventuel lement ce réglage. Le mouvement de pivotement en question a, en outre, pour but de permettre de décharger rapidement, en cas de besoins, le bac supérieur, celui*ci comportant, à sa partie amont, un déversoir de surface 23. Un canal d'amenee 24 permet d'alimenter normalement le bac supérieur 18. A la sortie de ce dernier, une tubulure 25, constamment en charge, amène le mental fondu dans le bac inférieur 6. A l'embouchure 26 de ladite tubulure 25 se trouve installé le systeme régulateur de débit, dont l'organe actif est, par exemple, un pointeau obturateur 27. Ce pointeau est solidaire d'un système à flotteurs 28,- se maintenant, en principe, toujours à la surface libre 29 du métal liquide dans le bac inferieur 6, l'ensemble du pointeau et-du flotteur étant, d'autre part, équilibré, à l'extrémité opposée du levier coudé 30 qui le supporte, par une force antagoniste, un contre-poids 31, par exemple. Quant au mouvement de pivotement du levier 30, il a lieu autour d'un point 32, pouvant, par exemple, être l'arrête d'un couteau, ou encore un simple axe de pivotement, ledit point 32 etant cependant supporté par un bras 33 rigidement assemblé au bac supérieur 18. Ce dernier est, d'autre part, éfilé à sa partie avant, pour permettre un meilleur écoulement du métal. On peut sans sortir du cadre de l'invention en modifier certaines dispose tions, ou encore, remplacer certains des moyens qui y sont décrits par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de coulée continue à vitesse élevée, comportant notamment un premier bac en charge et une roue de renvoi plaquant contre la roue de coulée, sa courroie de recouvrement, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'un second bac est disposé au-dessus dudit bac en charge et agence de manière à déverser, dans ce dernier, la matière en fusion, au moyen d'une tubulure sensiblement verticale, plongeant à l'intérieur de la matière contenue dans le premier bac, ladite tubulure comportant à sa partie terminale inférieure un dispositif de régulation de débit. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on associe, à chacun des deux bacs, un mécanisme de relevage, ces deux mécanismes étant susceptibles d'être associés entre eux. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure du second bac comporte à son extrémité inférieure, un organe obturateur et régulateur du débit d'écoulement de la matiere en fusion, cet organe étant associé aux mouvements du bac supérieur. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe obturateur et régulateur de débit comporte, d'une part, un organe d'obturation proprement dit, d'autre part, au moins un flotteur solidaire dudit organe, cet ensemble étant placé à l'une des extrémités d'un levier, susceptible de pivoter autour d'un axe solidaire du bac supérieur, ledit levier comportant, à son autre extrémité, un moyen de rappel, assurant l'équilibre du système. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bac supérieur est rendu pivotant autour d'un axe sensiblement horizontal situé, de préférence, à sa partie arrière, ce mouvement de pivotement étant provoqué par un moyen approprié associé au moyen de relevage dudit second bac. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le bac supérieur, comporte à sa partie arrière un déversoir de surface. 7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on interpose, entre la matière en fusion et le ruban de recouvrement de la roue de coulée une languette mince, de largeur sensiblement égale à celle du moule, et recouverte sur ses deux face-s, d'une faible épaisseur d'une matière réfractaire souple, ladite languette étant susceptible de pivoter autour d'un axe solidaire du bras supportant la roue de renvoi, un moyen de rappel permettant de plaquer en permanence la languette contre le ruban.