Brevet FR2124103A1 — publié le 19720922

-1- 2124103 La présente invention a pour objet un procédé de sectionnement d'ébauches de coulée continue rotative, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent s'appliquer à tous les pro-5 cédés de coulée continue rotative, mais sont particulièrement indiqués pour le tronçonnement d'ébauches verticales provenant d'un moule tournant alimenté en acier liquide. On sait que dans la coulée continue rotative des métaux, on coule le métal liquide dans un moule tournant et l'on extrait 10 l'ébauche solidifiée de ce moule au moyen de geilets d'extraction, après quoi on tronçonne l'ébauche circulaire obtenue. Jusqu'à présent, le découpage des ébauches dans les procédés de coulée continue rotative s'effectuait à l'aide de chalumeaux d'oxycoupage, ces chalumeaux étant généralement montés sur 15 un traîneau se déplaçant à la vitesse de l'ébauche pendant l'opération de tronçonnement. De tels dispositifs sont d'une mise en oeuvre'compliquée, et surtout conduisent sur l'ébauche tronçonnée à des bords de coupe irréguliers et présentant une structure hétérogène par rapport au reste de l'ébauche. 20 Dans la plupart des applications, les tronçons d'ébauche ainsi découpés doivent à nouveau, avant utilisation, subir -un tronçonnement pour séparer les extrémités du tronçon d'ébauche. Cette opération successive se solde par une perte de matière, une perte de temps, et un prix de revient accru non négligeable. 25 On a déjà, d'autre part, utilisé dans certains procédés de coulée continue non rotative, des scies de découpage. L'utilisation de scies permet d'obtenir, dans ]es ébauches ainsi formées, des bords de coupe de meilleure qualité, mais les opérations de sectionnement par sciage sont longues, surtout pour des ébau-30 ches d'un certain diamètre, et pour ces ébauches relativement importantes, elles nécessitent l'utilisation de scies de très grande dimension et donc particulièrement chères, ainsi que des puissances élevées. L'invention se propose de fournir un procédé de section-35 nement d'ébauches de coulée continue rotative permettant de découper les ébauches rotatives à très grande vitesse, ai déterminant des bords de coupe francs, et ceci sans nécessiter d'importantes dépenses d'énergie» Comme indiqué ..précédemment, l'invention est particulièrement intéressante dans le cas de la coulée 40 rotative Verticale d*êbauches d'acier de haute qualité, car elle 71 03953 -2- 2124103 permet, d'une part, d'assurer rapidement le sectionnement, ce qui est important compte tenu des vitesses d'extraction relativement élevées, et d'autre part, de délivrer des tronçons d'ébauche directement utilisables, par exemple pour la fabrication de 5 tubes de haute qualité. L'invention a pour objet un procédé de sectionnement d'ébauches métalliques tournantes fabriquées par un procédé de coulée continue rotative, caractérisé par le fait que l'on sectionne l'ébauche à haute température provenant du moule tournant 10 à l'aide d'une scie rotative tournant de préférence dans un sens opposé au sens de rotation de l'ébauche et se déplaçant en direction du centre de l'ébauche, ladite scie étant en outre entraînée dans la direction d'extraction de l'ébauche, en synchromisme avec la vitesse d'extraction de l'ébauche. 15 De ce fait, seul un nombre de dents de scie extrêmement réduit se trouve simultanément au contact de l'ébauche, permettant ainsi un sciage extrêmement rapide dans les meilleures conditions. De plus, le déplacement de la scie en direction du centre de l'ébauche est ^.u plus égal au rayon de l'ébauche si celle-20 ci est pleine, ou à l'épaisseur de l'ébauche si celle-ci est tubulaire. Grâce à l'invention, on obtient ainsi un échauffement limité et un refroidissement rapide de la scie. En outre, l'évacuation des copeaux est très facile et on évite tout risque de 25 bourrage des copeaux. Selon une caractéristique de l'invention, la température de l'ébauche lors du tronçonnement, dans le cas d'une ébauche en acier, est comprise de préférence entre 900 et 1100°G, cette température décroissant naturellement de 1'intérieur de 1'ébau-30 che vers l'extérieur. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, applicable notamment aux ébauches de coulée continue rotative verticale, l'ébauche est maintenue fermement en amont de l'emplacement de sciage de façon à interdire tout déplacement axial 35 par rapport à la scie, le mouvement de rotation et de translation de l'ébauche restant bien entendu assuré. Dans le cas de la coulée continue verticale, on peut exercer un appui sur le tronçon d'ébauche en train d'être sectionné, et ceci du même côté par rapport à l'axe de l'ébauche que la 40 scie, afin de maintenir constamment ouvertes les lèvres de la 71 03953 -3- 2124103 fente transversale de sciage au niveau de la scie. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé caractérisé par le fait qu'il comporte une scie rotative montée sur un bâti muni de moyens d'en-3 traînement dans la direction d'extraction de 1'ébauche synchronisés avec le mouvement d'extraction de celle-ci, ladite scie étant montée sur ledit bâti au moyen d'un organe mobile par rapport audit bâti, dans un plan transversal par rapport au sens de déplacement dudit bâti, ledit organe étant soumis, pendant le 10 déplacement de sciage, à une force de poussée en direction de l'axe de l'ébauche. L'organe mobile est de préférence constitué par un bras ou levier pivotant autour d'un axe parallèle à l'axe d'extraction de l'ébauche et poussé en direction de l'axe de ladite ébauche 15 par un dispositif tel qu'un vérin articulé. Toutefois, cet organe mobile peut également être constitué par un traîneau animé d'un mouvement de translation transversal en direction de l'axe de l'ébauche. Selon une forme de réalisation particulièrement intéressante 20 du dispositif selon l'invention, le bâti supportant la scie, par l'intermédiaire de l'organe mobile, est solidaire de la partie non rotative d'un étau rotatif dont les mâchoires tournantes viennent se fixer sur l'ébauche à une faible distance en amont de la scie, ce qui assure l'entraînement synchrone dudit bâti 23 avec l'ébauche, dans le sens de l'extraction de cette dernière. Des moyens, de préférence hydrauliques, sont prévus pour ramener ledit bâti, ainsi que l'étau solidaire, en sens inverse après sciage, une fois les mâchoires de l'étau desserrées. L'étau dont est solidaire le bâti qui supporte la scie, 30 peut avantageusement présenter deux mâchoires opposées, dont le mouvement vers l'ébauche est obtenu de façon symétrique par un dispositif comprenant par exemple deux secteurs dentés engrenant l'un dans l'autre et respectivement reliés à des organes tels que des parallélogrammes articulés transmettant les mouvements 35 de rotation de ces secteurs dentés auxdites mâchoires pour les rapprocher ou les écarter de l'axe de l'ébauche. Oes mâchoires, ainsi que leurs moyens d'entraînement, sont supportées par une partie rotative tournant dans la partie fixe de l'étau. De façon avantageuse, la partie fixe de l'ébauche et par 40 conséquent le bâti de la scie, sont ramenés dans le sens opposé 71 03953 -4— 2124103 à celui de l'extraction par des vérins hydrauliques. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, et du dessin annexé dans lequel : 5 - la figure 1 représente une vue de dessus d'un disposi tif de sciage selon l'invention, l'étau n'étant pas représenté, - la figure 2 représente une vue en coupe II-II de la figure 1, - la figure 3 représente une vue en coupe III-III de la 10 figure 1, - la figure 4 représente une vue de dessus de l'étau accompagnant le dispositif de la figure 1, - la figure 5 représente une vue en coupe axiale de l'étau de la figure 4 . 15 On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 3. On voit, sur les figures 1 et 2, une ébauche verticale 1 d'acier ronde, pleine, provenant d'un moule vertical rotatif de coulée continue et extraite de ce moule par des galets extracteurs non représentés. L'ébauche verticale 1 est ainsi animée à 20 la fois d'un mouvement de translation vers le bas dans le sens de la flèche _f et d'un mouvement de rotation autour de son axe vertical dans le sens de la flèche g. Au-dessous des galets extracteurs non représentés, l'ébauche 1 est prise en charge par un étau rotatif de serrage qui sera décrit en détail sur les figures 25 4 et 5, et qui est situé dans un carter cylindrique 2 dont la paroi inférieure 3 est soutenue, par exemple, par des pattes articulées 4 solidaires d'une plaque de bâti 5,sensiblement horizontale, elle-même solidaire du bâti 6. Ce dernier supporte deux vérins hydrauliques verticaux 7, 30 dont les tiges de piston, qui émergent à la partie supérieure de ces vérins, sont accrochés à la structure fixe de l'ensemble de l'installation de coulée continue. De cette façon, grâce aux vérins 7, le bâti 6 peut se déplacer verticalement dans le sens de la flèche £, pour suivre 1'ébauche pendant 1'opération de scia-35 ge, puis remonter dans le sens opposé à la fin de l'opération de sciage pour venir se remettre au niveau d'une nouvelle partie d'ébauche à scier. Le bâti 6 est solidaire d'un bras ou levier mobile 8 susceptible de pivoter dans un plan horizontal. A cet effet, le le-40 vier 8 est par exemple solidaire d'une colonne 9 qui est articu- 71 03953 -5- 2124103 lée par des pattes 10 solidaires de ladite colonne, sur un axe vertical 11, lui-même supporté, grâce à des pattes convenables, par un fer vertical 12 solidement fixé sur le bâti 6. Ainsi le levier mobile 8 peut pivoter autour de l'axe 11. le mouvement 5 de pivotement du levier mobile 8, dans le sens de la flèche h qui le rapproche de l'axe de l'ébauche 1, et dans le sens opposé, est obtenu à l'aide d'un vérin double effet 13 solidaire, par une patte 14-, du bâti 6 auqul il est articulé en 15, l'extrémité libre 16 de la tige de piston du vérin 13 étant articulée à 10 ce levier 8. le levier 8 supporte un moteur électrique 17 dont l'extrémité supérieure de l'axe vertical porte, grâce à un équipage convenable 18, une scie circulaire 19 tournant par conséquent dans un plan horizontal, le sens de rotation de la scie circulaire est indiqué par la flèche i. le levier 8 supporte 15 aussi de préférence un carter de protection 20 disposé autour de la scie 19 et comportant une goulotte 21 pour 1'évacuation des débris de sciage. le dispositif comporte encore, supporté par la plaque 3, un manchon 22 traversé par l'ébauche 1 et portant, au niveau de 20 la scie circulaire 19, une fente semi-circulaire 23. le fonctionnement du dispositif est le suivant : le bâti 6 étant, grâce aux vérins 7, dans sa position haute, les mâchoires de l'étau tournant dans le carter 2 se mettent en prise sur l'ébauche 1, au moment où la partie de l'ébauche 25 destinée à être tronçonnée se trouve au niveau de la lumière semi-circulaire 23. A partir de ce moment, grâce aux mâchoires de l'étau tournant, le bâti 6 est entraîné vers le bas, dans le sens de la flèche par l'ébauche elle-même entraînée par les galets extracteurs non représentés, le sciage peut alors commen-30 cer. Dans ce but, le vérin 13 est actionné et repousse dans le sens de la flèche h, le bras pivotant 8 qui supporte la scie 19 elle-même entraînée en rotation dans le sens de la flèche .i, opposé à celui de la flèche _g, par le moteur 17^ la scie 19 35 venant au contact de la paroi externe de l'ébauche 1, par rapport à laquelle elle est solidaire en translation dans le sens de la flèche f_, commence à scier l'ébauche. Du fait que celle-ci tourne dans le sens opposé à la scie, cette dernière pratique, en pénétrant dans 1 ' ébauche, une gorge circulaire dans cette 40 dernière, et on conçoit aisément que seules quelques dents de la 71 03953 -6- 2124103 scie 19 se trouvent simultanément en train de scier l'ébauche au fond de cette gorge. De cette façon, l'ébauche peut être sciée rapidement sans qu'un effort important de rotation doive être transmis par le moteur 17 à la scie 19» En outre, grâce au pro-5 cédé selon l'invention, le refroidissement de la scie est particulièrement rapide puisque seules quelques dents au plus travaillent simultanément. Ceci permet aussi une évacuation facile des copeaux sans risque de bourrage. Lorsque la scie 19 parvient à l'axe de l'ébauche, dans la position représentée en traits inter-10 rompus 19a., la gorge pratiquée par la scie 19 dans l'ébauche 1 occupe toute la surface de l'ébauche, et celle-ci se détache pour tomber vers le bas dans le sens de la flèche f_, le tronçon d'ébauche sectionné étant évacué par un dispositif convenable tel qu'un berceau basculant. 15 A titre d'exemple, une ébauche telle que 1, en acier, de 130 mm de diamètre, dont la température est comprise entre 900 et 1080°C, peut être rapidement sciée par une scie de 660 mm de diamètre tournant à 3000 tours, grâce à un moteur 17 de 20 CV, la force d'appui exercée par le vérin 13 étant de 200 à 300 kg. Le 20 temps de coupe est d'environ quinze secondes, ce qui est notablement inférieur au temps de sciage d'une ébauche de même épaisseur non rotative par les dispositifs jusqu'à présent connus. Le procédé de sciage selon l'invention présente encore l'avantage que le tronçon d'ébauche qui est en train d'être détaché, 25 est toujours rattaché à la partie supérieure de l'ébauche, au niveau de la fente 23, par la zone presque circulaire et coaxiale qui n'a pas encore été sciée de l'ébauche. De cette façon, la gorge de sciage a peu tendance à faire basculer un peu l'axe du tronçon inférieur d'ébauche en cours de sectionnement, ce qui est par-30 ticulièrement avantageux pour les vitesses importantes de rotation. De plus, la scie 19 avance dans la gorge circulaire pratiquée dans l'ébauche 22 sans être pincée par les bords inférieur et supérieur de la gorge. Il est cependant possible, en supplément, d'exercer, grâce à une butée convenable 24, un effort dans 35 le sens de la flèche sur le tronçon d'ébauche en train d'être sectionné afin de maintenir constamment ouverte la partie de la gorge, pratiquée dans l'ébauche, dans laquelle la-scie .19 est engagée. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5» 40 Comme on le voit sur la figure 5i la paroi supérieure 25 71 03953 -7- 2124103 du carter 2 supporte un manchon vertical 26 dans lequel est montée une portée à roulements à rouleau 27. Cette portée supporte, de façon rotative, une pièce tournante 28 en forme de "bride, portant à son intérieur un manchon allongé 29 traversé par 11 ébauche 5 1. A la partie supérieure de la pièce en forme de bride 28 sont pratiqués des perçages radiaux 30 communiquant avec des conduits verticaux 31, ces perçages 30 étant situés au niveau d'une gorge circulaire 32 présentée par la paroi interne du manchon 26, cette gorge circulaire 32 étant reliée à une embouchure 33. Des joints 10 34 sont prévus entre le manchon fixe 26 et la pièce rotative 28 pour assurer l'étanchéité au niveau de la gorge circulaire 32. De cette façon, il est possible d'envoyer dans les conduits 31 un fluide de pression provenant de l'extérieur par l'embouchure 33, ce fluide de pression, par exemple de l'air comprimé, étant 15 distribué par les conduits 31 à des conduits (non représentés) faisant partie de l'équipage mobile supporté par la partie inférieure -horizontale de la pièce rotative 28. Ladite pièce 28 est entraînée de préférence en rotation grâce à un moteur (non représenté), par l'intermédiaire d'une 20 couronne dentée 35 portée par la périphérie de la partie horizontale de la pièce 28. Comme on le voit sur les figures 4 et 5? la pièce rotative 28 supporte un équipage mobile comportant deux mâchoires 36 disposées symétriquement par rapport à l'axe vertical de l'ébauche 1, 25 chacune de ces mâchoires 36 étant articulée par des leviers 37, respectivement 38, à des pivote 37a, 38a, portés par des pattes verticales soudées sur la face inférieure de la partie horizontale de la pièce 28. Les mâchoires 36 sont articulées sur les leviers 37 et 38 par des pivots 37]>» 38b, de sorte que ces mâ-30 choires 36 sont susceptibles de se rapprocher ou de s'écarter de l'axe de l'ébauche 1 en restant constamment horizontales, par un mouvement de parallélogramme articulé, les entraxes 37a, 37b et 38_a, 38b étant égaux. Afin d'assurer un débattement symétrique des deux mâchoires. 36 de part et d'autre de l'ébauche 1, 35 deux des leviers 38 au moins engrènent en 39 par des secteurs dentés. Le mouvement de serrage et de desserrage des mâchoires peut être avantageusement obtenu grâce à deux vérins.40 dont les corps sont fixés en 41 sur deux axes respectifs 42 "traversant les mâ-40 choires 36, les extrémités 43 des tiges de piston étant également 71 03953 -8- 2124103 articulées sur lesdits axes 42. le montage des deux pistons l'un par rapport à l'autre est effectué tête-bêche. On voit que de cette façon, en agissant sur les vérins 40, on provoque soit l'écartement, soit le rapprochement des mâchoires 36, la symétrie 5 de ce mouvement étant assurée par les secteurs dentés en 39• De façon avantageuse, le manchon interne 29 se prolonge jusqu'à la partie inférieure du carter 2, de sorte qu'il se trouve grugé en quatre emplacements, comme on peut le voir sur la figure 4, afin de permettre l'introduction des têtes des mâchoi-10 res 36 qui viennent serrer l'ébauche. le serrage de l'ébauche pendant le sciage par les mâchoires 36 disposées à line très faible distance au-dessus de la tige 19, favorise les conditions de l'opération de sciage. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme 15 de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée, et qu'on peut lui apporter différentes modifications de forme ou de matériau sans pour cela s'éloigner ni de son cadre, no de son esprit. En particulier, il est clair que l'étau rotatif peut être 20 utilisé pour rendre solidaire de l'ébauche, en translation, un dispositif de tronçonnage quelconque différent du dispositif de sciage selon l'invention. 71 03953 -9- 2124103 RETEIDICATIQHS 1. Procédé de sectionnement d'ébauches métalliques tournantes fabriquées par un procédé de coulée continue rotative, caractérisé par le fait que l'on sectionne l'ébauche à haute 5 température provenant du moule rotatif à l'aide d'une scie rotative se déplaçant en direction du centre de l'ébauche, ladite scie étant en outre entraînée dans la direction d'extraction de l'ébauche en synchronisme avec la vitesse d'extraction de celle-ci. 10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la scie rotative tourne dans un sens opposé au sens de rotation de l'ébauche. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, pour le sectionnement d'ébauches en acier, caractérisé par le 15 fait que la température de l'ébauche dans la zone sectionnée est comprise entre 900 et 1100°G. 4, Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'ébauche tourne autour d'un axe vertical. 20 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on maintient fermement l'ébauche en amont de l'emplacement de sciage par un dispositif interdisant tout déplacement axial de l'ébauche par rapport à la scie. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 25 5, caractérisé par le fait qu'on exerce un appui sur le tronçon d'ébauche en train d'être sectionné, dirigé dans le sens de déplacement de la scie vers l'axe de l'ébauche, pour maintenir constamment ouvertes les lèvres de la fente transversale circulaire déterminée par la scie dans l'ébauche. 30 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte une scie rotative montée sur un bâti muni de moyens d'entraînement dans la direction d'extraction de l'ébauche synchronisés avec le mouvement d'extraction de celle-ci, 35 ladite scie étant montée sur ledit bâti au moyen d'un organe mobile par rapport audit bâti dans un plan transversal par rapport au sens de déplacement dudit bâti, ledit organe étant soumis, pendant le déplacement de sciage, à une force de poussée en direction de l'axe de l'ébauche. 40 8. Dispositif selon la revendication 7•> caractérisé par le 71 03953 2124103 fait que l'organe mobile est constitué par un levier pivotant autour d'un axe parallèle à l'axe d'extraction de l'ébauche et repoussé en direction de l'axe de ladite ébauche pendant le sciage. 5 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit levier mobile supporte le moteur de la scie. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que l'ébauche traverse un manchon disposé au niveau de la scie et pourvu d'une lumière semi-cir-10 culaire pour le passage de la scie. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que la scie est partiellement contenue dans un carter pourvu d'une goulotte d'évacuation des débris de sciage. 15 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 a 11, caractérisé par le fait que le bâti est supporté par l'intermédiaire de vérins hydrauliques dont l'axe est parallèle à l'axe de l'ébauche. 13. Dispositif pour solidariser, d'une ébauche de coulée 20 continue rotative, un bâti se déplaçant dans le sens d'extraction de l'ébauche, notamment pour un bâti de scie selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé par le fait que ledit bâti supporte, à une faible distance en amont de la scie, un étau rotatif dont les mâchoires sont susceptibles de 25 venir se fixer sur l'ébauche pour assurer l'entraînement synchronisé du bâti dans la direction d'extraction de l'ébauche. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que l'étau tournant comporte deux mâchoires susceptibles de s'écarter et de se rapprocher symétriquement de l'axe de l'é- 30 bauche, lesdites mâchoires étant supportées chacune par un équipage formant un parallélogramme articulé, ledit équipage étant supporté par une pièce tournant dans une portée solidaire du bâti. 15» Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par 35 le fait que deux éléments homologues des équipages en parallélogrammes articulés engrènent l'un dans 1'autre par des secteurs dentés pour assurer un débattement symétrique desdites mâchoires. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé par le fait que lesdites mâchoires sont 40 traversées chacune par un axe, lesdits axes étant repoussés par 71 03953 -11- 2124103 des vérins dont le corps est articulé sur un tel axe d'une mâchoire, et dont la tige de piston est articulée sur l'axe de l'autre mâchoire. 17* Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 14 à 16, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour amener à l'équipage mobile un fluide de pression de commande, lesdits moyens comportant une gorge alimentée en fluide depuis l'extérieur et communiquant, par des orifices radiaux, à des conduits aboutissant aux équipages mobiles. 10 18. Tronçon d'ébauche de coulée continue rotative, notam ment en acier, sectionné par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.