Brevet FR2127026A1 — publié le 19721013

- i - 2127026 La présente invention concerne la coulée en chute directe de bandes à partir de métal fondu. Elle concerne plus précisément un appareil et une méthode pour couler des bandes ayant une section droite en forme de canal sur la surface 5 interne d'un anneau vertical en rotation. Un appareil pour la coulée continue de métal fondu en bande plate sur la surface interne d'un anneau de refroidissement est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique Uo. 2,383,310 publié en août 1945. En dépit des nombreux avantages 10 de l'appareil décrit dans ce brevet, il a été négligé durant 25 ans. Cette négligence est probablement due à la présence de bavures indésirables aux arêtes des coulées. Bien qu'il ait été tenté d'éliminer la formation de ces bavures aux arêtes en les isolants avec du noir animal, il a été extrêment 15 difficile en pratique d'empêcher la solidification sur chaque surface isolée quand celle-ci était dans le proche voisinage de la surface de refroidissement. De plus, la couche protectrice était difficilement maintenue. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 2,4-50,428 20 publié en Octobre 1948 décrit un appareil qui selon son inven teur doit surmonter les désavantages de l'appareil décrit dans le brevet précédent. L'appareil du dernier brevet cité permet d'obtenir des bandes en forme de canal soit sur la face interne soit sur la face exterae-.d'un rouleau ou d'un anneau 25 soit sur la face externe d'une bande. Le problème alors est de savoir quoi faire avec la bande coulée quittant l'appareil. Elle ne peut être convenablement embobinée à cause de la forme en canal de sa section droite et si les rebords ont une dimension significative, la bande ne peut être applatie que très 30 prudemment. Parce que la bande solidifie dans un arc de cercle le métal aux arêtes des rebords est fortement travaillé et craque aisément. La présente invention décrit un appareil amélioré pour une solidification continue du métal fondu sur la surface 35 interne d'un anneau en rotation sous forme de bande en forme de canal en évitant les problèmes décrits ci-dessus. L'appareil coule des bandes en forme de canal dont les rebords sont cannelés de manière à fournir un métal extra aux arêtes des rebords. Quand la bande en forme de canal est applatie,la présence de 4-0 ce métal extra permet aux rebords d'être redressés sans rupture. 72 07313 _2_ 2127026 Les modes de réalisations préférés de la présente invention sont décrits dans les figures ci-jointes auxquelles il sera maintenant référé. La figure 1 est une vue de profil de l'appareil de la présente invention. La figure 2 est une section de l'appareil de la figure 1 dans le plan 2-2 de celle-ci.. La figure 3 est une perspective partielle, partiellement brisée d'un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 4 est une perspective partielle, partiellement brisée d'encore un autre mode de réalisation de la présente invention. L'appareil décrit dans les figures 1 et 2 comporte un anneau cylindrique 10 pourvu à ses extrémités de rebords 11-11 radiaux intégralement circulaires et s'étendant vers l'extérieur. L'anneau 10 est monté verticalement sur des rouleaux 12 et 13 lui permettant de tourner autour de son axe. Ces rouleaux 12 et 13 à leur tour, sont montés sur des piedes-tals 14 et 15, respectivement, à même hauteur. L'axe 21 autour duquel tourne le rouleau 13 est pourvu d'une poulie 16 à l'extérieur. Sur un piedestal 1? distant du piedestal 15 est monté un moteur de commande 18 ayant une poulie de commande 19 alignée avec la poulie 16. Autour de ces poulies est entraînée-une courroie de commande 20. La partie centrale 23 de la surface interne de l'anneau 10 est cylindrique. A chaque extrémité de l'anneau 10, cette portion centrale s'incorpore dans un rebord 24 incliné axiale-ment vers l'extérieur et vers l'axe de l'anneau 10 d'un angle supérieur à 90°, par exemple environ 135°. La surface 23 et les rebords 24 forment donc un canal à la surface interne de l'anneau 10. Un bras 29 est monté de manière pivotable sur une extension de l'axe 21. L'orifice du bras 29 par lequel passe l'axe 21 est pourvu de roulements de sorte que l'axe 21 puisse tourner librement et de sorte que le bras 29 puisse pivoter d'un petit angle sur l'axe 21. L'autre extrémité du bras 29 supporte un axe de rotation 28 disposé parallèlement à l'axe 21. L'extrémité de l'axe 28 adjacente à l'anneau 10 porte un rouleau 25 ayant une portion de surface externe 26 cylindrique de dimension légèrement inférieure à la surface cylindrique 72 07313 2127026 - 5 - interne 23 de l'anneau 10. Chaque extrémité 27 du rouleau est conique à un anglement identique à celui du rebord 24- de l'anneai 10, la dimension de chaque cône étant identique à celle du rebord 24. Le rouleau 25 est creux ainsi que l'axe 28. A l'ex-5 trémité de l'axe 28 éloignée de l'anneau 10 est fixée une roue conique à denture 30 appariée avec une deuxième roue conique à denture 31 supportée par un axe à sens inverse 32 lequel est supporté par le bras 29 avec son axe parallèle au long axe du bras 29- L'autre extrémité de l'axe inverse 32 est pourvue 10 d'une troisième roue conique à denture 33 appariée à une qua trième roue conique 34 fixée à l'extrémité de l'axe 21. A l'extrémité de l'axe 28 adjacent au bras 29 est fixée une barre de suspension 36 supportant un poids 37 à son extrémité inférieure. La barre de suspension 36 passe au travers d'un trou 15 dans la partie supérieure horizontale du support 47 stationnaire. La barre de suspension 36 est vissée, comme il est montré, et est pourvus d'un écrou ajustable 52 disposé au-dessus de l'extrémité 45 du support et un second écrou ajustable 53 est disposé en-dessous de l'extrémité 45 du support. 20 Un conduit 38 pour le liquide de refroidissement s'étend au travers de l'axe 28 creux jusqu'à l'intérieur du rouleau 25. Le liquide de refroidissement ainsi introduit revient par espace annulaire formé par la surface intérieure de l'axe 28 et la surface extérieure du conduit 38 et ..est déchargé à l'extrémité 25 extérieure de ïaxe 28 par la sortie 39. Lé conduit 38 est connec té à une source de liquide froid, non indiquée sur les figures, et à la sortie 39 le liquide est déchargé dans un puisard non montré. Autour de la circonférence de l'anneau 10, au-dessus des rouleaux 12 et 13 est disposé un dispositif 40 séparé de la 30 surface externe de l'anneau 10. Le liquide de refroidissement est introduit dans le dispositif 40 à partir d'une source non indiquée par le tuyau 41.. Le dispositif 40 est pourvu d'un certain nombre de becs de vaporisation 42 séparés l'un de l'autie autour de la circonférence de l'anneau 10. Autour de la partie 35 inférieure de l'anneau 10 entre les rouleaux 12 et 13 est dis posé un second dispositif de vaporisation du liquide de refroidissement qui est connecté de la même manière à une source de liquide de refroidissement, non indiquée par l'entrée 44. Le dispositif 43 est de même pourvu de becs de vaporisations 40 42. Les becs de vaporisations 42 sont formés de telle manière 72 07313 - 4 - 2127026 que le cône de vaporisation du liquide de refroidissement émis soit entièrement compris entre les rebords 11-11 de l'anneau 10, comme il est montré par les traits pointillés 46 de la figure 2. 5 A l'extérieur de l'anneau 10 et disposé au-dessus de l'extrémité supérieure du bras 29 se trouve un chenal de coulée ou un panier de coulée 48 pourvu d'un écrou 49 servant à décharger le métal fondu à l'intérieur de l'anneau 10. Dans un mode de réalisation de la présente invention le bras 29 10 possède une dimension établie de manière à disposer le rouleau 25 avec un certain décalage à partir du niveau le plus bas du rebord 24 de l'anneau 10, comme le rouleau 25 dessiné en traits pleins dans la figure 1. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention le bras 29 possède une dimension telle 15 que la position du rouleau 25 coïncide avec le niveau le plus bas de la surface 23, comme le rouleau 25 dessiné en traits interrompus 25' dans la même figure. Le rouleau 25 est distant de 1'écrou 49 dans la direction de rotation de l'anneau 10, laquelle, comme il est montré sur la figure, est de sens 20 contraire aux aiguilles d'une montre. A une certaine distance du rouleau 25 dans la même direction se trouve un déchausseur 50 ayant une arête inférieure tranchante 51 frottant contre la surface interne 23 de l'anneau 10. Le fonctionnement de l'appareil sera maintenant décrit 25 avec les termes de la description précédente. Dans un mode de réalisation de l'appareil, le rouleau n'est pas employé et est donc enlevé de l'anneau 10 ou disposé en dehors de l'anneau. Le moteur 18 démarre, entraînant le rouleau de commande 13. La rotation du rouleau 13 provoque la rotation de l'anneau 10 dans 30 le sens contraire des aiguilles d'une montre comme il est montré dans la figure 1. Le métal fondu à couler est versé dans le panier à coulée 48 et est délivré par 1'écrou 49 à l'intérieur de l'anneau 10. Le métal fondu forme une mare fondue laquelle est contenue par le canal formé par la partie la 35 plus basse de la surface cylindrique interne 23 et les rebords internes 24 de l'anneau 10. Cette mare est transversalement plus large à sa surface supérieure qu'à sa base. Le liquide de refroidissement, habituellement de l'eau est vaporisé sur la surface externe de l'anneau 10 au moyen des becs de vaporisa-40 tions 42. Le métal fondu de la masse est refroidi à son interface 72 07313 - 5 - 2127026 avec l'anneau 10 et la rotation de l'anneau 10 transporte des bandes de métal solidifiées en forme de canal depuis la mare de métal fondu jusqu'au déchausseur 50. Ce déchausseur est disposé suffisamment loin du niveau le plus bas de la surface 23 de 5 l'anneau, et la vitesse de rotation de l'anneau 10 est ajustée de telle sorte que la bande coulée a solidifié avant de rencontrer le déchausseur 50. L'arête tranchante 51 enlève la bande de la surface interne de l'anneau 10 et la bande solidifiée est enlevée de l'appareil en la spiralant hors de celui-ci 10 par un orifice dans l'anneau 10. Une méthode préférée de spi- ralement implique un angle de spirale de 360° de sorte que, la bande en forme de canal se trouve sur un plan horizontal près de la mare fondue se trouvant dans l'anneau 10. Dans un autre mode de réalisation de la présente inven-15 tion le rouleau 25 est employé dans la position indiquée dans la figure 1. Dans cette position, sa surface externe est en contact avec la surface interne 23 de l'anneau 10, en l'absence de métal, à un niveau supérieur au niveau le plus élevé du métal fondu dans la mare précédemment mentionnée. Normalement, ce 20 niveau est au-dessus du niveau le plus bas des arêtes des rebords 24. Quand la bande en train de solidifier est enlevée de la mare fondue par rotation de l'anneau 10, le rouleau 25 entre en contact avec la surface supérieure de la bande en train de solidifier et facilite le refroicLissement et la solidifica-25 tion de celle-ci. Quand le rouleau 25 est'utilisé de cette manière, le déchausseur 50 peut être placé très près puisque la pression exercée parle rouleau empêche l'effet de levage du déchausseur 50. Dans un troisième mode de réalisation de la présente 30 invention, le rouleau 25 est disposé comme il est indiqué dans la figure 1 par les traits pointillés 25' au niveau le plus bas de la surface interne 23 de l'anneau 10. Ce niveau est inférieur au niveau le plus bas des arêtes des rebords 24. Dans ce mode de réalisation,le métal fondu dans la mare est 35 refroidi des deux côtés quand il commence à solidifier. L'épais seur de la bande solidifiée est contrôlée en ajustant l'intervalle entre le rouleau 25 et l'anneau 10. Cet ajustement est réalisé au moyen des écrous 52 et 53 sur la barre de suspension 36 de manière à les remonter ou à les descendre selon le besoin. 40 Le rouleau 25 est fixé dans la position souhaitée en serrant les 72 07313 - 6 - 2127026 éorous 52 et 53 contre l'extrémité 4-5 du support 4-7. Alternativement, les écrous 52 et 53 sont tournés pour les écarter de l'extrémité 4-5 du support, et l'épaisseur de la bande est contrôlée par la traction gravitationnelle du poids 37. Soit 1'écrou 52 soit 1'écrou 53 peuvent être tfilisés seuls pour régler respectivement une épaisseur minimum ou maximum de la bande. Pour intensifier la coulée des deux côtés du canal avec des côtés élevés, et particulièrement quand le rouleau 25 est petit par rapport à l'anneau 10, les surfaces coniques ajustée du rouleau interne sont cannelées. La structure est illustrée dans la figure 3« Le rouleau 55,correspondant au rouleau 25 des figures 1 et 2 possède des extrémités coniques composés de cannelures 56 convexes et radiales ainsi que des cannelures concaves 57- Ces cannelures ont une amplitude maximum aux extrémités du rouleau et une amplitude minimum près ie la circonférence du corps du rouleau. Le rebord 58 correspondant au rebord 24- des figures 1 et 2 est formé de cannelures internes radiales alternativement convexes 59 et concaves 60. Ces cannelures ont une amplitude maximum autour de la circonférence externe du rebord et une amplitude minimum autour de la circonférence interne du rebord. Les cannelures convexes 56 du rouleau 55 s'ajustent avec les cannelures concaves du rebord 58 et les cannelures concaves du rouleau 55 s'ajustent avec les cannelures convexes 59 du rebord 58. Les rebords de la bande coulée en forme de canal entre le rouleau 55 et l'anneau 10 sont cannelés de sorte que la longueur totale de l'arête supérieure du rebord est supérieure à celle du rebord régulier d'une coulée en forme de canal ayant le même rayon et d'autres dimensions. L'amplitude des cannelures est ajustée de telle manière que la longueur totale de 1'arête supérieure du rebord est égale ou supérieure à la longueur de l'arête de la base. Donc quand une demi-bande coulée et arquée en forme de canal du rouleau est continuellement soudée avec la demi-bande coulée dans l'anneau, les cannelures fournissent le métal extra nécessaire aux arêtes du canal coulé par le rouleau qui devient l'intérieur des arêtes d'une bande applatie de plus près. L'appareil peut être conçu avec un rouleau conique 25 lisse et des rebords cannelés 58 ou avec un rouleau conique 25 cannelé et un rebord 24- lisse selon les exigences des opérations. 72 07313 2127026 Bien qu'il soit souhaitable de disposer le rouleau 25 au niveau le plus bas de la surface interne 23 de l'anneau 10, le rouleau 25 peut être disposé quelque peu au-dessus de ce niveau, à un niveau intermédiaire entre le niveau le plus bas et le 5 niveau le plus élevé de la mare de métal fondu. Il doit, néan moins, être disposé suffisamment bas pour que son extrémité conique 27 refroidisse la surface interne du métal solidifiant le long du rebord 24 de l'anneau 10. Un autre mode de réalisation encore de la présente inven-10 tion est illustré à la figure 4. Dans ce mode de réalisation l'anneau de rotation 62, correspondant à l'anneau 10 des autres modes de réalisation décrits précédemment, est formé d'une surface interne cylindrique 63 et des rebords 11 radiaux s'étendant vers l'extérieur à ses extrémités mais sans rebords inté-15 graux s'étendant axiaiement vers l'extérieur et sans rebord radiaux vers l'intérieur. Un rebord axial fixe s'étendant vers l'extérieur et un rebord radial 64 s'étendant vers l'intérieur sont disposés à chaque extrémité de l'anneau 62 à sa base de manière à former avec l'anneau mobile un réceptacle pour le 20 métal fondu. Chaque rebord 64 possède une surface 65 inclinée vers l'axe de l'anneau 62 à un angle supérieur à 90° avec la surface 63, par exemple de l'ordre de 135°. L'arête inférieure 66 de chaque surface 65 est arquée avec le même rayon que l'anneau 62, et marque la jonction de la surface inclinée 65 avec 25 la surface verticale 67- Les rebords 64 sont disposés par rap port à l'anneau 62 de telle manière que chaque surface 67 est contiguë avec l'arête 68 de l'anneau 62. Par contiguë, on entend le contact entre la surface 67 et l'arête 68 soit suffisamment serré pour empêcher le métal de couler entr'elles. 30 Les rebords 64 refroidissent le métal fondu en contact de la même manière que les rebords 24 dans les autres modes de réalisation de l'invention précédemment décrits. Le rouleau 25 est monté pour tourner dans l'anneau 62 de la manière décrite précédemment. Partout où les surfaces 65 sont 35 fabriquées de manière à produire des coulées en forme de canal à haut bords et où le diamètre du rouleau 25 est relativement petit comparé à celui de l'anneau 62, un rouleau 55 à l'extrémité conique et cannelée comme décrit précédemment dans la figure 3 lui est substitué. 1-0 Le fonctionnement de ce dernier mode de réalisation 72 07313 - 8 - 2127026 diffère seulement de celui des autres modes de réalisation décrits précédemment en ce que les rebords de la bande coulée en forme de canal solidifient contre les surfaces de refroidissement 65 qui ne se déplacent pas avec la bande mais qui sont 5 stationnaires par rapport à celle-ci. La bande est coulée avec ou sans le rouleau 25 selon les exigences et quand un rouleau 25 ou un rouleau 55 à bord cannelé est utilisé, il est disposé au niveau le plus bas de la surface interne de l'anneau 62 ou à un certain niveau au-dessus selon les exigences et la manière 10 décrite ci-dessus. Le rapport des engrenages du train 31, 32, 33 et 34- est ajusté de telle manière que la vitesse linéaire de la surface 26 du rouleau 25 soit identique à celle de la surface supérieure de la bande solidifiée. Comme la vitesse linéaire de la surface supé-15 rieure de la bande solidifiée change avec les changements d'épaisseurs de la bande, il est souhaitable de changer l'un ou l'autre des engrenages du train quandun changement substantiel de l'épaisseur de la bande s'est produit. Pour un anneau 10 et un rouleau 25 donnés, lapLus grande flexibilité de l'opération 20 est obtenue quand l'angle d'inclinaison des rebords 24- et des cônes 27 est de l'ordre de 135°• H est évident que si l'angje était de 90°, l'épaisseur des rebords serait toujours la même indifférement de l'épaisseur de la partie porteuse de la bande. L'anneau 10 tourne à une vitesse de la circonférence 25 ajustée à la vitesse du débit du métal par le canal d'écoulement 4-9 de sorte que la bande soit solidifiée avant qu'elle n'arrive en contact avec le déchausseur 50. Des bandes acceptables en acier de l'ordre de 0,55 cm d'épaisseur peuvent être solidifiées avec le présent appareil à une vitesse linéaire de l'ordre de 30 990 cm par minute. 72 07313 - 9 - 2127026 Revendications. 1. Un appareil pour la coulée continue de bandes métalliques caractérisé en ce qu'il comporte un anneau rigide ayant une paroi de refroidissement cylindrique, des moyens de support 5 de l'anneau sur son axe horizontal pour lui permettre d'entrer en rotation, des rebords pour le refroidissement contiguë à la partie la plus basse de la paroi de refroidissement cylindrique à chaque arête et s'étendant axialement vers l'extérieur et radialement vers l'intérieur de manière à former une surface de 10 refroidissement en forme de canal avec ses rebords inclinés vers le paroi de refroidissement à un angle supérieur à 90°, un moyen pour livrer le métal fondu sur la surface de refroidissement, et des moyens pour fournir un liquide de refroidissement à la surface externe de l'anneau de sorte que le métal fondu 15 solidifie en bande ayant une section transversale en forme de canal. 2. L'appareil selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour appliquer un liquide de refroidissement à la partie externe de la paroi de refroidissement munie 20 de rebords. 3- L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des rebords s'étendant radialement vers l'extérieur à chaque extrémité de l'anneau, et dans lequel les moyens de support de l'anneau pour la rota- 25 tion sont des rouleaux sur lesquels reposent les rebords s'éten dant vers l'extérieur. 4. L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens pour fournir le liquide de refroidissement vers la surface de refroidissement 50 externe de l'anneau sont ajustés pour fournir ce liquide entre les rebords s'étendant radialement vers 1'extérieur et ce moyen détend autour du sommet de l'anneau. 5. L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les rebords pour le refroidis- 55 sement forment une partie intégrante avec l'anneau rigide et sont intérieurement cannelés, ces cannelures ayant une profondeur maximum autour de la circonférence interne des rebords et une profondeur minimum à la circonférence externe du rebord de refroidissement. -0 6. L'appareil selon l'une quelconque des revendications 72 07313 2127026 - 10 - précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un rouleau de refroidissement monté pour tourner sur son axe horizontal à l'intérieur de la partie inférieure de l'anneau, les extrémités du rouleau étant coniques et réalisées de telle manière que le rouleau s'ajuste à la surface de refroidissement en forme de canal et des moyens pour fournir du liquide de refroidissement à l'intérieur du rouleau. 7. L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rouleau de refroidissement est disposé de manière à s'ajuster avec la surface de refroidissement en forme de canal à un niveau supérieur au niveau le plus bas des arêtes des rebords de refroidissement de sorte que le rouleau de refroidissement ne refroidisse pas le métal fondu livré sur la surface de refroidissement en forme de canal. 8. L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le rouleau de refroidissement est disposé de manière à ce qu'il s'ajuste avec la surface de refroidissement en forme de canal en-dessous du niveau le plus bas des arêtes des rebords de sorte que le rouleau de refroidissement refroidisse le métal fondu livré sur la surface de refroidissement en forme de canal. 9. L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour ajuster la pression exercée par le rouleau de refroidissement creux. 10. L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour ajuster l'écart entre le rouleau creux et l'anneau. 11. L'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités coniques du rouleau de refroidissement sont cannelées, ces cannelures eyant une profondeur maximum aux extrémités du rouleau et une profondeur minimum près de la circonférence du corps du rouleau. 12. L'appareil selon l'une quelconque des revendications caractérisé en ce que les moyens de refroidissement forment une partie intégrale avec l'anneau rigide, les rebords sont cannelés et les cannelures des rebords et du rouleau sont ajustées.