Brevet FR2142669A1 — publié le 19730202

La présente invention concerne un perfectionnement aux machines à coulée continue et en particulier aux cages d'extraction de ces machines. Dans ces machines le produit se solidifie partiellement dans la lingotière à fond ouvert, et le produit qui sort de la lin- gotière, solidifié å sa périphérie, est encore liquide à coeurs Pour résister à la pression ferrostatique de la partie restée liquide le matériau doit rester emprisonné par des guides, ayant la forme de plaques ou de rouleaux, et constituant un canal. Ces guides ont à la fois un roule de maintien du produit et un rtle d'entratnement pour faciliter l'extraction du produit de la lingotière. Cette description très générale est valable aussi bien pour une machine à lingotière rectiligne que pour une machine à lingotière courbe. On notera simplement que dans le cas d'une machine à lingotière courbe, la cage d'extraction est soumise; en plus des efforts ferrostatiques, à des efforts de décintrage de la barre sortant de la lingotière. Avec les cages d'extraction actuellement connues, on rencontre de grosses difficultés pour obtenir un produit dtépaisseur constante, ce qui est pourtant un impératif pour pouvoir définir ltemplacement des coupes qui donneront les pièces du poids demandé. Sn effet, d'une façon connue et habituelle, les guides et par exemple les rouleaux formant le canal d'extraction sont associés, indi- viduellement ou par groupes, à des vérins qui exercent un effort tendant à rapprocher chaque rouleau du rouleau qui lui fait face dans le canal. Ces vérins permettent donc tout dXabord de faire varier ltécartement des rouleaux selon l'épaisseur du produit en cours d'élaboration, et en particulier permettent de faire passer dans l'installation le mannequin d'extraction utilisé pour amorcer ltex- traction au début d'une opération de coulée continue.Ces vérins permettent également d'exercer sur le produit les efforts nécessai- res pour équilibrer les efforts ferrostatiques ou, dans les machines à coulée courbe, les efforts de décintrage, et dans tous les cas pour assurer ltentratnement du produit.Mais ces efforts ont des ordres de grandeur très différents ; par exemple dans un cas parti- culier correspondant à ltextraction d'une brame de 2v200 mm x 300 mm de section en coulée courbe, alors qu'un effort de 30 tonnes est suffisant pour exercer, par frottement entre rouleau et produits l'effort de traction nécessaire à l'avancée du produits lorsque le coeur reste liquide la pression ferrostatique peut exercer, sur un rouleau un effort de 80 tonnes, et l'effort de décintrage peut aller jusqu'à 150 tonnes. Il est donc pratiquement impossible, dans une aussi large plage de variations éventuelles, de déterminer une pression moyenne qui satisfasse à tous les cas. Ceci est d'autant plus marqué que la vitesSe du fonctionnement de la machine de coulée est élevée car dans ce cas le coeur liquide subsiste dans le produit sur une distance d'autant plus élevée, et dans cette zone le produit est évidemment moins résistant. D'autre part, les conditions de marche de la machine sont nécessairement variables (température variable du produit, variations de vitesses de coulée) si bien qu'il n'est pas possible de prédéterminer l'effort à exercer sur le produit pour lui conserver son épaisseur sans risque d'écrasement. La présente invention permet, dans les limites compatibles avec la résistance de l'installation, de conserver au produit une épaisseur constante malgré la variation des facteurs de marche dans la cage d'extraction. L'invention s'applique à une cage d'extraction de machine à coulée continue par une lingotière à fond ouvert, comportant une succession d'éléments de guidage et d'entratnement formant un canal au départ de la lingotière, disposés par paires de deux éléments opposés, et comportant des vérins exerçant un effort tendant à les appliquer les uns vers les autres Selon l'invention les vérins sont liés à un dispositif d'asservissement de leur position à une position fixe prédéterminée par réglage de l'effort d'application en fonction de l'écart entre l'espacement réel des deux éléments de chaque paire et un espacement prédéterminé de référence, la fourchette de variation de l'effort d'application étant limitée à une valeur maximum prédéterminée et à une valeur minimum prédéterminée. Selon une forme particulière de l'invention la valeur maximum prédéterminée de effort correspond à la limite admissible de sécurité pour la résistance de la cage. Selon une autre forme particulière de l'invention la valeur minimum prédéterminée de l'effort correspond à l'effort suffisant pour assurer l'entrainement du produit dans la cage. L'invention va maintenant entre décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulxer, donné simplement à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés. L'installation ainsi décrite concerne une machine à coulée continue à lingotière courbe et en particulier une cage d'extraction de cette machine. La fig. 1 représente de façon schématique la partie de la machine située en aval de la lingotière, comprenant la zone de refroidissement secondaire et la cage d'extraction proprement dite. La fig. 2 représente un mode de réalisation du montage des rouleaux guides de la cage d'extraction ; dans ce mode de réalisation un vérin de serrage est associé à chaque extrémité des rouleaux supérieurs de la cage. La fig. 3 donne un schéma de l'alimentation hydrauliquedtu vérin de serrage et du dispositif asservissant le vérin à conserver une position prédéterminée indépendante de l'effort appliqué aux ros leaux par le produit. En se référant à la fig. 1, la machine à coulée continue comporte de façon schématique une lingotière courbe refroidie 1, alimentée par le dessus en métal liquide, dans laquelle le métal se refroidit partiellement en 2, en conservant cependant un coeur liquide 3. Le métal partiellement solidifié est extrait en continu à la partie inférieure de la lingotière, et est maintenu et guidé par une s6- rie de rouleaux 4 formant un canal courbe dans lequel le métal continue à se solidifier en conservant sa courbure prise à la sortie de la lingotière.Ce canal courbe, formant la zone de refroidissement secondaire, se prolonge par un canal progressivement rectiligne, for mé lui aussi par une succession de rouleaux 5, et entre lesquels le produit est progressivement redressé pour aboutir ici à une sortie finale sensiblement horizontale, vers les appareils de tronçonnage de la barre. Aussi bien dans la zone courbe de refroidissement que dans la zone rectiligne de redressage les rouleaux sont associés par paires, un de chaque côté de la barre, et sont soumis à des efforts tendant à les appliquer l'un vers l'autre au moyen d'un dispositif à vérins dont la description simplifiée fait l'objet de la fig. 2. On verra sur cette fig. 2 que les deux rouleaux 8 se faisant face dans le canal de guidage sont supportés dans le bâti 9 de la cage d'extraction. Le rouleau inférieur tourillonne dans des paliers fixes 10. L'un des tourillons 11 du rouleau est relié à un dispositif dlen- traînement en rotation non représenté sur la figure. Le rouleau supérieur tourillonne de la meme façon dans des paliers 13, mais ces paliers sont mobiles verticalement dans des lumières 14 ménagées dans le bati 9. Chaque palier 13 est lié à la tige 15 d'un vérin 16 solidaire du bâti 9. Les vérins hydrauliques 16 sont alimentés en fluide sous pression et les variations de pression du fluide se traduisent par des variations de l'effort exercé par les deux rouleaux 8 sur le produit 2 passant entre les rouleaux. On a également représenté sur cette fig. 2, associé à chaque vérin 16, un capteur de déplacement 18, lié à la tige du vérin 15, et qui traduit par un signal tous les déplacements de la tige 15. Ce capteur de déplacement peut être de tout modèle connu usuel, et par exemple un potentiomètre délivrant une tension de sortie proportionnelle au déplacement de la tige 15 du vérin. La fig. 3 donne le schéma de l'asservissement entre l'alimentation hydraulique d'un vérin 16 et la position de la tige 15, ctest-à-dire entre l'alimentation du vérin 16 et l'espacement entre les deux rouleaux 8. Cet asservissement permet de maintenir l'espace entre les rouleaux, c'est-à-dire finalement l'épaisseur du produit, à une valeur constante quels que soient les efforts de réaction du produit sur les rouleaux lors de son décintrage. On verra cependant que cet asservissement est annulé lorsque les efforts qui seraient nécessaires pour conserver une épaisseur constante au produit atteignent des valeurs limites bien déterminées.Une première limite supérieure est donnée par la résistance mécanique de l'ensemble de l'installation, une seconde limite inférieure est donnée par l'obligation d'assurer toujours un entranement suffisant du produit. Le vérin 16 comporte une première chambre 20 de section S1 et, côté tige, une deuxième chambre 21 de section annulaire plus pe- tite S2. La chambre 20 est normalement en communication directe, à travers le distributeur 23 en position de repos, avec un générateur 24, délivrant un fluide sous une pression constante PI. La chambre 21 est normalement en communication, à travers le distributeur 25 en position de repos comme représenté sur la, figure, et à travers un distributeur à étranglement à action progressive 26, avec un générateur 27 fournissant un fluide sous pression limitée à une valeur supérieure P2. La tension e délivrée par le potentiomètre 18, et caractéristique de l'épaisseur réelle du produit entre les rouleaux 8,est appliquée à un comparateur 29 qui reçoit également une tension eO de référence, caractéristique de l'épaisseur désirée du produit. En cas d'écart entre e et eole signal issu du comparateur 29 est amplifié dans l'amplificateur 30 et appliqué à la commande 31 du distributeur 26 du type proportionnel. Si l'on part d'une situation d'éauilibre dans laquelle l'é- paisseur réelle du produit est égale à l'épaisseur demandée, et si pour une cause quelconque la raideur du produit tendait à augmenter, ce qui tendrait à écarter les deux rouleaux 8, le mouvement de la tige 15 conduirait à une modification du signal e issu du potentiomètre 18 et à l'émission d'un signal par le comparateur 29. il en résulterait alors un léger déplacement du tiroir du distributeur 26, provoquant l'évacuation d'une partie du fluide sous pression contenu dans la chambre 21, donc une baisse de la pression dans cette cam- bre. il en résultera alors une augmentation de l'effort du vérin sur le rouleau supérieur tendant à ramener l'écart entre les rouleaux à sa valeur de réglage.Le distributeur 26 étant du type proportionnel, le débit qu'il permet, soit de la chambre 21 vers le réservoir, soit du générateur 27 vers la chambre 21, est proportionnel à l'écart e e0 et s'annule avec celui-ci. On voit que le dispositif ainsi réalisé permet de ne faire varier l'effort F donné par le vérin 16 qu'entre deux valeurs extre- mes. L'effort F ne peut pas dépasser la valeur F1 = P1 x SI, obtenue lorsque la pression tombe à zéro dans la chambre 21. En sens inverse l'effort F ne peut pas tomber en-dessous d'une valeur F0 = PLUS1, P2S2, atteinte lorsque la pleine pression P2 est appliquée dans la chambre. 21.Si l'on se fixe les valeurs maximum et minimum F1 et F0 que l'on peut admettre pour l'effort d'un vérin 16, et connaissant les sections S1 et 32, on voit que pour une pression déterminée P1 dans le générateur 24 on peut facilement calculer la pression P2 à laquelle il faut régler le générateur 27. Le distributeur 25 est simplement un organe d'isolement destiné à isoler ltensemble du dispositif de régulation lorsque l'on veut manoeuvrer le vérin 16 manuellement au moyen du distributeur 23 et en utilisant seulement le générateur de pression 24. Bien entendu l'invention n'est pas strictemeut limitée au seul mode de réalisation qui a été décrit dans l'exemple ci-dessus, mais elle couvre d'autres modes de réalisation qui n'en différeraient que par des détails. C'est ainsi que l'on pourrait aussi bien utiliser un vérin à simple effet alimenté par une seule source de pression, et il suffirait alors de régler le régulateur de pression intermédiaire de telle sorte que la pression dans la chambre du vérin ne puisse jamais tomber à zéro. On pourrait aussi utiliser un distributeur 26 du type tout ou rien. Suivant le sens de l'écart e-eO,la chambre 21 serait mise en communication directe, soit avec le générateur 27, soit avec le réservoir. L'invention s'appliquerait de la meme façon dans le cas où les rouleaux ne seraient pas munis chacun de vérin individuel, mais où un vérin agirait sur un groupe de rouleaux reliés par un balancier. Elle s'appliquerait encore si le canal d'extraction était constitué, au lieu de rouleaux, par des plaques longitudinalement fixes ou animées d'un mouvement alternatif d'avance. REVEKDICATIONS 1) Perfectionnement à une cage d'extraction d 'une machine à coulée continue par une lingotière à fond ouvert, comportant une succession d'éléments de guidage et d'entratnement formant un canal au départ de la lingotière, disposés par paires de deux éléments opposés, et comportant des vérins exerçant un effort tendant à lea appliquer les uns vers les autres, caractérisé par le fait que les vérins sont liés à un dispositif d'asservissement de leur position à une position fixe prédéterminée par réglage de l'effort d'application en fonction de l'écart entre l'espacement réel des deux éléments de chaque paire et un espacement prédéterminé de référence, la fourchette de variation de l'effort d'application étant limitée à une valeur maximum prédéterminée et à une valeur minimum prédéterminée. 2) Perfectionnement à une cage d'extraction selon revendication 1, caractérisé par le fait que la valeur maximum prédéterminée de l'effort exercé par les vérins correspond à la limite admisrible de sécurité pour la résistance de la cage. 3) Perfectionnement à une cage d'extraction selon revendication 1, caractérisé par le fait que la valeur minimum prédéterminée de l'effort fourni par les vérins correspond à l'effort suffisant pour assurer ltentrstnement du produit dans la cage. 4) Perfectionnement à une cage d'extraction selon revendication 1, caractérisé par le fait que les vérins sont à double effet, l'une des chambres étant reliée en permanence par une source de pression constante, 1' autre chambre étant reliée à une autre source de pression par un organe de régulation asservi à la position de la tige du vérin.