Brevet FR2130057A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la coulée horizontale l'un cordon métallique, en vue de la fabrication de produits tels que des bandes né tal~ liques, procédé dans lequel le cordon est extrait d'une coquille 5 fixe et, entre les différentes étapes de son déplacement vers l'avant, est ramené rapidement vers la coquille. Pour la coulée de cordons métalliques, on connaît déjà de nombreux procédés et dispositifs dans lesquels la coquille est mise en vibrations régulières pour empêcher une adhérence 10 du cordon coulé à la coquille ou?si une telle adhérence a déjà eu lieu, pour obtenir un détachement du cordon de la coquille» Dans le même but, on sait déjà aussi faire déplacer le cordon vers la coquille en un mouvement vers l'arrière, de sorte que le cordon coulé peut se détacher du moule sans rupture (DAS 1120641) 15 Dans le cas d'une position variable de la paroi intérieure du moule par rapport au niveau du liquide, on a aussi prévu de déplacer le moule, pendant la coulée, dans le sens longitudinal du cordon produit avec la même vitesse que le cordon suivant une distance déterminée, et ensuite de le ramener le long 20 du cordon dans sa position initiale, De plus, dans son mouvement dans le sens longitudinal du cordon, le moule est déplacé d'une distance prédéterminée avec la même vitesse que le cordon, tandis que le mouvement de recul du moule dans la position initiale peut se faire avec 25 une vitesse accrue. Il faut, en outre, empêcher une prise de la matière coulée sur la paroi de la coquille. Une autre disposition est également connue (brevet US 1385 595) dams laquelle, en plus de la paroi de la coquille, le fond de celle-ci est aussi mis en vibrations constantes, 30 Mais on connaît aussi des procédés at des disposi tifs pour la coulée horizontale de cordons métalliques, dans lesquels la coquille est fixe et le cordon est d'abord un peu éloigné du bain de fusion, ensuite ramené ion peu vers le bain et ensuite de nouveau éloigné un peu du bain, etc.,, la distance par-35 courue par le cordon étant plus grande dans le mouvement d'éloi-gnement du bain que dans le mouvement opposé (brevet suisse 402 294). Dans ce mouvement du cordon, exécuté à la façon d'un mouvement à pas de pèlerin, donc dans lequel avant chaque 40 continuation d'étirage a lieu un m^'-^nent de recul, la surface BAD ORIGINAL 1 71 34257 2.- 2130057 du cordon adhère moins solidement à la paroi de la coquille. De plus, par le mouvement de recul du cordon, le métal liquide doit aussi être déplacé en plus à l'entrée de la coquille, de sorte qu'une solidification prématurée à l'entrée de la coquille est 5 empêchée et que le métal liquide, lors du mouvement ultérieur du cordon, peut ainsi couler sans difficulté dans la coquille. L'invention a pour but de permettre d'améliorer la surface du cordon obtenue par la vibration des coquilles dans les dispositifs connus, et, en outre, de contribuer à 1'améliorait) tion de la structure interne du cordon coulé. Ce problème est résolu, suivant l'invention»dans un procédé pour la coulée horizontale de cordons métalliques, en ce que le cordon est d'abord éloigné de la coquille de façon continue, ensuite arrêté et> pendant le développement de la solidifi-15 cation en direction du bain de fusion,lors du processus d'arrêt, animé d'un mouvement de va et vient autour de la position nulle par une vibration, et, enfin, le cas échéant, avec une nouvelle vibration pendant la phase de traction, est de nouveau extrait de façon continue. 20 La vibration pendant le développement de la soli dification conduit à ce que la partie du cordon, déjà solidifiée, agit contre le bain de fusion, de sorte que, sur la surface limite des cristaux et du bain de fusion, il se produit une turbulence qui conduit au dérangement des cristaux, et, par conséquent, 25 à l'amélioration de la structure. Les cristaux déjà poussés sont disloqués, de sorte qu'une structure particulièrement fine est formée. Par cette finesse de grain, la capacité de déformation du cordon ainsi coulé est sensiblement améliorée, les défauts de surface, les fissures et défauts analogues, en particulier aux 30 joints des grains, sont empêchés» On peut faire l'économie du recuit d'homogénisation nécessaire, le cas échéant, dans les procédés connus, de sorte qu'une déformation à froid directe^ à partir de l'état coulé, devient possible. Les cordons fabriqués d'après le procédé suivant l'invention, admettent des déformations 35 à froid, jusqu'à 80 $ sans aucun traitement thermique. Dans la mise en oeuvre de l'invention, il s'est révélé pratique d'effectuer la vibration du cordon pendant le processus d'arrêt avec des fréquences de 1 à 50 Hz, de préférence de 5 à 20 Hz. De plus, l'amplitude de la vibration sera avan-40 tageusement de 0,1 à 2 mm, de préf^:-?r.ce de 0,5 à 1 mm, suivant 71 34257 3'" 2130057 les matières employées. Egalement, la fréquence peut être adaptée aux matières à couler. La durée du repos, c'est-à-dire du processus d'arrêt pendant lequel a lieu la vibration, est essentiellement fonction des courses par minute effectuées, le rapport de 5 la durée d'extraction au temps d'arrêt est réglé de façon correspondante aux matières choisies, que ce soit du laiton, du zinc, du bronze ou autre. Il est essentiel, pour l'invention, que, dans chaque cas, la vibration aux fréquences et amplitudes indiquées ci-dessus ait lieu sans continuation du processus de coulée. 10 Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'inven tion, on procède avantageusement de telle sorte que le cordon sortant de la coquille est saisi par un dispositif d'extraction et transporté par celui-ci dans le sens de l'extraction. Après une distance déterminée, le dispositif d'extraction est arrêté, le 15 cordon est libéré et, pendant ce repos, le cordon est saisi par un dispositif de vibration et mis en vibrations par celui-ci autour de cette position de repos. Enfin, le cordon est libéré par le dispositif de vibration et, en même temps, est transporté plus loin par le dispositif d'extraction tenant le cordon# 20 Le cordon ainsi traité peut être enroulé d'une fa çon connue; cependant, il est particulièrement avantageux, surtout quand avec le cordon coulé il s'agit de fabriquer des bandes, d'amener directement, à la suite de la vibration effectuée le cordon à un dispositif de fraisage à l'aide duquel la bande 25 métallique peut être traitée superficiellement sur les faces supérieure et inférieure. Les fraises, par exemple des fraises droites connues, sont ensuite guidées transversalement au sens de l'avance le long du côté supérieur ou inférieur de la bande. De plus, il est essentiel que la programmation de l'avance des frai-30 ses soit commandée en fonction de la vitesse d'avance du cordon. Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on constituera le dispositif d'extraction par des mâchoires de serrage actionnées, de préférence, hydrauliquement qui, après l'avance du cordon et la prise en charge, par le dispositif de vi= 35 bration.reviennent automatiquement dans leur position initiale. Le dispositif de vibration peut, également, se composer avantageusement de mâchoires de serrage actionnées, de préférence hydrauliquement, qui peuvent être mises en vibration autour de la position de repos, par exemple par des oscillateurs électromagné-40 tiques. En cas de nécessité, on peut encore disposer derrière le 71 34257 4.- 2130057 dispositif de vibration,dans le sens de l'avance du cordon, un dispositif d'entraînement séparé qui assure le guidage du cordon après que la vibration ait été effectuée. Des modes de réalisation de l'invention sont re-5 présentées sur les dessins ci-joints, dans lesquels s - la figure 1 représente schématiquement, en élévation longitudinale,une première installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 représente schématiquement en éléva-10 tion longitudinal^ une seconde installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans le cas de bandes métalliques» l'installation de coulée continue pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention se compose, par exemple, 15 comme on peut le voir dans la figure 1, du four de coulée 1 rempli avec le métal à couler, du guidage à rouleaux 2 monté à la suite, ainsi que d'un dispositif d'extraction 4 et d'un dispositif de vibration 5 rassemblés en une partie de machine commune 3. 6 est un autre guidage à rouleaux pour la reprise du cordon quand 20 il a quitté le dispositif de vibration. Dans le four de coulée 1, le métal à couler, par exemple du laiton ou un bronze, est amené, d'une façon connue,aux températures nécessaires pour le processus de coulée, et après la mise en perce du four, le cordon 7, constitué dans l'exemple représenté par une bande métallique, est ex-25 trait du four de coulée sur un dispositif à rouleaux. le dispositif d'extraction 4 est disposé de façon mobile dans le sens axial et se compose des mâchoires de serrage 8 et 9 indiquées schématiquement, qui sont pressées du dessus et du dessous, de préférence hydrauliquement, contre la bande métal-30 lique T. lorsque la bande métallique 7 a été extraite sur une certaine distance, qui correspond à l'avance du dispositif d'extraction, le cordon est arrêté et le dispositif de vibration 5 reprend la bande métallique 7 par le fait que les mâchoires de serrage 10 et 11 actionnées également, de préférence hydraulique-35 ment, sont poussées contre la bande métallique. Pendant le repos de l'extraction, a lieu alors une vibration autour du point d'arrêt dans le sens de 1*extraction et dans le sens opposé avec une fréquence par exemple de 5 à 20 Hz et une amplitude de 0,5 à 1 mm pour les matières comme le bronze et le laiton. 40 Après une période de repos, le dispositif de vi 71 34257 5*" 2130057 bration 5 libère de nouveau la bande métallique en desserrant les mâchoires de serrage 10 et 11, le dispositif d'extraction 4 qui entre temps, est revenu à sa position initiale» reprend la bande métallique par serrage de ses mâchoires de serrage 8 et 99 cLe 5 sorte qu'une nouvelle extraction de la bande coulée peut avoir lieu, et cela jusqu'à ce que le dispositif d'extraction ait de nouveau atteint sa position finale et que le dispositif de vibration puisse agir sur le cordon métallique® Si, d'après le procédé conforme à l'invention, on 10 coule un bronze ordinaire, il s'est ici révélé comme très avantageux une fréquence de 7 à 10 Hz avec une amplitude de 0,5 à 1 mm. Avec une avance de 20 courses par minute, le rapport de la durée d'extraction au temps d'arrêt, pendant lequel la vibration est superposée au cordon, est de 1 s 2, c'est-à-dire que pendant une 15 durée de 2 secondes a lieu la vibration du cordon, tandis que le temps d'extraction est fixé à une seconde. Pour le cas où. il faut couler du laiton, la fréquence de vibration est de 10 à 20 Hz, pour une amplitude réduite à 0,2 à 0,4 mm, le rapport du temps d'extraction au temps d'-20 arrêt est ici avantageusement de 1 s 3. La vibration du cordon coulé,réalisée pendant la progression de la solidification en direction du bain de fusion avec les matières indiquées ci-dessus, conduit à un tourbillonnement à la surface limite entre le bain de fusion et les cristaux 25 déjà solidifiés, de sorte qu'il se produit une structure à cristaux fins. Cette structure permet un raccordement direct avec un façonnage à froid, par exemple un laminage des bandes coulées en une bande de mince épaisseur, sans qu'il soit nécessaire d'adjoindre des processus de recuit qui sont inévitables dans les prooé-' 30 dés usuels. En variante,de l'installation de coulée continue, représentée dans la figure 1, l'installation représentée dans la figure 2 présente, à côté du four de coulée 1 du dispositif à 9 rouleaux 2? du dispositif d'extraction 4, ainsi que du dispos!-35 tif de vibration 5 et du guidage à rouleaux 6 s'y rattachant, d'autres dispositifs qui sont employés pour le traitement de surface de la bande métallique coulée 7. Le dispositif de fraisage 12, indiqué schématiquement, se compose d'une fraise partielle 13 pour le côté inférieur 40 et d'une fraise partielle 14 pour le côté supérieur de la bande 71 34257 6.- 2130057 métallique. Le repère 15 désigne les rouleaux de butée disposés sur le côté de la bande opposé aux fraises 13 ou 14. La bande métallique 7» ainsi traitée, est ensuite enroulée en couronnes 5 de façon connue, au moyen du touret d'enroulement 16, et, après l'obtention du diamètre de couronne voulu, la bande métallique coulée 7 est tronçonnée au moyen de la cisaille de bande 17. Il s'est également révélé avantageux de prévoir, entre la cisaille de bande 17 et le touret d'enroulement, un accumulateur de bande» 10 non représenté, ou encore d'amener la bande en une boucle pour obtenir ainsj, même pendant le temps d'arrêt, un enroulement continu de la bande au moyen du touret d'enroulement 16. Le procédé décrit dans les exemples d'exécution à l'aide des figures 1 et 2, n'est, bien entendu, pas limité à 15 la coulée de bandes métalliques, mais peut être appliqué pour d'autres cordons métalliques quelconques. La vibration pendant la période d'arrêt, c'est-à-dire pendant la progression de la solidification du cordon vers le bain de fusion, fournit dans chaque cas des cordons à structure cristalline fine, et, par rap-20 port aux procédés connus, dans lesquels un mouvement de va et vient supplémentaire est superposé-à l'extraction, le risque de rupture du cordon, que ce soit une bande, une tige ou un fil, est empêché. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux 25 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» 71 34257 7.- 2130057 REVENDICATIONS t.- Procédé pour la coulée horizontale drun cordon métallique en vue de la fabrication de produits tels que des bandes métalliques, procédé dans lequel le cordon est extrait d'-5 une coquille fine et, entre les différentes étapes de son déplacement vers l'avant, est ramené rapidement vers la coquille, procédé caractérisé en ce qu'on éloigne d'abord le cordon de la coquille de façon continue, ensuite on l'arrête e% pendant la propagation de la solidification en direction du bain de fusion, on l'a-10 nime,par vibration, d'un mouvement de va et vient autour de la position d'arrêt, et enfin, le cas échéant, avec une nouvelle vibration, on l'extrait de nouveau de façon continue en répétant le cycle précédent. 2.- Procédé suivant la revendication 19 caracté-15 risé en ce que le cordon sortant de la coquille e st saisi par un dispositif d'extraction et transporté par celui-ci dans le sens de l'extraction, le cordoij libéré du dispositif d'extraction et se trouvant dans la position de repos, est saisi par un dispositif de vibration et mis en vibration par celui-ci, et en-20 suite, le cordon libéré du dispositif de vibration est à nouveau transporté plus loin par le dispositif d'extraction. 3.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2j caractérisé en ce que le cordon coulé est animé d'un mouvement de va et vient, pendant la période d'arrêt,autour 25 de la position zércv avec une fréquence comprise entre 1 à 50 Hz» 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amplitude de la vibration pendant la période d'arrêt du processus de coulée est de 0,1 à 2 mm. 30 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendi cations de 1 à 4, dans lequel est coulé un cordon de section rectangulaire, de préférence une bande métallique, procédé caractérisé en ce que le cordon libéré du dispositif de vibration, est traité superficiellement sur les faces supérieure et inférieure, 35 dans un dispositif de fraisage. 6.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5f caractérisé en ce que le dispositif d'extraction, se compose de mâchoires de serrage, telles que des mâchoires actionnées hydrauliquement, 40 qui sont disposées pour être ramenées automatiquement dans leur 71 34257 8. 2130057 position initiale, après l'avance et la reprise du cordon par le dispositif de vibration. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de vibration se compose» également» 5 de mâchoires de serrage, telles que des mâchoires actionnées hydrauliquement, qui peuvent être mises en vibration autour de leur position de repos par des moyens tels que des oscillateurs électromagnétiques.