Brevet FR2237711A1 — publié le 19750214

Dans les installations de coulée continue d'un mé- tal en fusion, la brame rectangulaire sort d'une lingotière dans laquelle elle a pris sa forme, et descend d'un mouvement continu, a' vitesse très lente; elle se compose alors d'une croûtte extérieure,solidifiée dès la sortie de la lingotière, et d'une partie centrale, encore liquide, qui est appelée "puits de fusion", et dont la section se rétrécit au fur et å mesure que la brame traverse, en descendant, une zone dite "de refroidissement secondaire Dans cette dernière zone, deux chemins de rouleaux de guidage et de soutènement doivent epauler les parois, encore fragiles de la brame rectangulaire, gur toute sa largeur, de i::ianière à l'empêcher de se déformer ou m8me de s'éventrer sous les actions conjuguées de son propre poids et de la pression hydrostatique interne. On sait que Si l'on met en mouvement le métal encore liquide, pendant sa phase de solidification, il en résulte un brassage du métal qui améliore la structure et l'homogénéité du produit solidifié. L'étude et la réalisation de dispositifs appropriés de brassage soulèvent des difficultés techniques, qui ont été résolues dans le cas des billettes carrées- (voir la demande de brevet 72.45725 du 21 Décembre 1972, intitulée "Dispositif de brassage électromagnétique pour coulée continue d'un metal en fusion") puis dans le cas des brames rectangulaires; (voir la demande de brevet 2*20546 du 8 Juin 1972, intitulée "Dispositif de bras sage.d'un metal en fusion dans une installation de coulée continue")0 Dans ce dernier cas, des rouleaux contenant des inducteurs électromagnétiques assurent en meme temps les fonctions de guidage, de maintien et de brassage de l'acier encore en fusiOn0 Ces rouleaux sont disposés respectivement au contact des grandes faces de la coulée l'un vis-a-vis de l'autre; ainsi est résolu le problème de l'accès à ltéquipement de brassage électromagnétique, sans avoir a' modifier l'architecture de la coulée0 Chacun de ces rouleaux est constitué par une enveloppe extérieure cylindrique tubulaire, solidaire de deux bouts d'arbre porteurs, et renfermant un inducteur électromagnétique, dont ie noyau magnétique et la disposition du bobinage sur son pourtour sont choisis pour réaliser par exemple l'un des deux 'types d'inducteursqui sont respectivement décrits dans les demandes de premier et de second certificats d'addition à la demande de brevet 72.20546, et qui produisent respectivement des champs électromagnétiques glissants et tournants. Un tel rouleau inducteur est soumis d'une part au rayonnement intensif de la brame, partiellement solidifiée, avec laquelle il est en cnntact direct, et d'autre part à la chaleur dégagée dans ses bobinages électriques, qui sont parcourus par un courant intense (5D Ampères efficaces). Ses bobinages risquent donc prêtre très rapidement détruits, à moins que des moyens efficaces ne soient utilisés pour assurer son refroidissement. La présente invention concerne donc un dispositif pour la mise en mouvement du métal encore liquide dans un produit obtenu par coulée continue, au cours de la phase de refroidissement de ce produit, comportant au moins un rouleau inducteur formé par une enveloppe tubulaire en matériau amagnétique, montée mobile en rotation, de manière à Qtre nn contact par une génératrice avec une surface du produit coulé, et par un inducteur électromagnétique, disposé à l'intérieur de ladite enveloppe tubulaire et muni d'un bobinage connecté à une source d'énergie électrique de telle façon que les courants électriques circulant dans ce bobinage engendrent un champ magnétique mobile par rapport au produit coulé; le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour faire circuler un fort débit de liquide de refroidissement à l'intérieur du rouleau, en contact direct avec son inducteur. Dans une forme de réalisation du dispositif selon la présente invention comportant un inducteur à champ glissant, l'arbre creux du rouleau est muni à une extrémité d'un orifice d'entrée duliq"iQ de refroidissement et à l'autre extrémité d'un orifice de sortie du liquiae ayant servi au refroidissement; le liquide circule d'une part entre l'enveloppe eylindrique tubulaire et le noyau magnétique, muni à sa périphérie d'une première série de rainures longitudinales, de préférence régulièrement espacées, et d'autre part entre les couches concentriques du bobinage, à travers des passages maintenus entre ces couches par des entretoises isolantes.De plus, le rouleau inducteur comporte sur sa périphérie une seconde série de rainures LongitudinalesSbeaucoup plus profondes que celles de la première série et servant à la fois au passage des connexions électriques entre les différentes bobines et à la mise en cosmunication hydraulique des différentes encoches où est logé le bobinage de l'inducteur. Pour éviter que les cibles du bobinage de linduc- teur ne soient détériorés par le liquide de refroidissement, ils sont constitués chacun de préférence par un fil souple, composé dtun conducteur central toronné, recouvert d'un isolant imperméable au liquide de refroidissement. Ces c bles sont bobines à spires jointives pour former des bobines à couches concentriques. Pour que les sorties des cibles de connexion des bobines de l'inducteur soient étanches pour le liquide de refroidissement, suivant une autre caractéristique de la présente invention, chaque sortie èst constituée par un conducteur massif soudé à l'extrémité dénudée du ctble de connexion correspondant, à l'intérieur de l'arbre creux où circule ledit liquide de refroidissement. Ce conducteur massif traverse un presse-étoupe en matière isolante, constitué. de deux pièces vissées l'une dans l'autre. Ce vissage a pour effet de comprimer les deux pièces et d'assurer ainsi l'étanchéité désirée entre le circuit hydraulique et la boite électrique étanche. Enfin, chaque rouleau inducteur est réalisé de façon à âtre facilement démontable pour permettre son nettoyage intérieur et garantir un accès aisé au bobinage et à ses câbles de connexion. cet 00t0ffet, deux bouts d'arbre porteurs, creux, peuvent être vissés dans l'enve- loppe tubulaire0 Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une coupe par un plan vertical d'une partie d'une installation de coulée continue, équipée de rouleaux inducteurs selon la présente invention La figure 2 est une coupe par un plan axial d'un rouleau selon la présente inventiontéquipé d'un inducteur à champ glissant. La figure 3 est une coupe transversale du rouleau de la figure 2 suivant la ligne III-III. La figure 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de la sortie de la'un des câbles de connexion de bobinage du rouleau inducteur représenté sur les figures 2 ét j. La figure 5 représente une variante du dispositif illustré sur la figure 4. il est bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui va & re décrit en référence aux dessins annexés, est donné à titre purement indicatif èt nullement limitatifs et que de nombreuses modifications peuvent y astre apportées, notamment pour créer un champ tournant au lieu d'un champ glissant, sans qu'on s'écarte pour celant du cadre de la présente invention. On a représenté sur ia figure 1 une partie d'une installation de coulée continue, dans laquelle le métal liquide 1, déja partiellement solidifié et recouvert d'une crotte 2, est maintenu et guidé par deux rangées de rouleaux, comprenant des rouleaux ordinaires, de guidage, 3, et des rouleaux inducteurs 4, selon la présente invention. Dans cette zone dite "de refroidissement secondai ren, le lingot à section rectangulaire, qui descend lentement dans le sens indiqué par la. flèche 5, est brassé dans sa partie intérieure, encore liquide, lors de son passage entre les rouleaux inducteurs 4. Une source de courants alternatifs triphasésg dont les bornes sont désignées par 6, alimente des bobinages inducteurs (non visibles sur la figure 1), disposés à l'intérieur des rouleaux 4, par l'intermédiaire de balais 7 frottant sur des bagues 8. Les figures 2 et 3 représentent l'un des rouleaux inducteurs 4, qui est constitué essentiellement par une enveloppe cylindrique tubulaire 9, vissée sur deux bouts d'arbre porteurs 10; cet ensemble. est en acier inoxydable, insensible à la corrosion. A l'intérieur de cette enveloppe est disposé un noyau en acier inoxydable, comportant sur sa périphérie des gorges circonférentielles 13, séparées par des dents 12 et contentant des bobines d'excitation 15 de forme circulaire. Les conducteurs isolés formant les bobines 15, dont la figure 3 montre des portions 30, sont bobinés à spires Jointives en couches superposées, séparées entre elles par des entretoises isolantes 29, qui ménagent à ltintérieur des gorges 13'des passages 34 assurant un bon refroidissement desdites bobines. Des rainures longitudinales 14, de grande profondeur, sont prévues à la périphérie du noyau inducteur -pour permettre notamment le passage des connexions entre les différentes bobines. Des rainures de faible profondeur 24 sont également prévues à la périphérie du noyau inducteur lic Les bouts d'arbre porteurs 10 sont creux pour permettre d'y faire circuler un fort débit d'eau de refroidissement; l'alimentation en eau a lieu en 21 par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement 28, pénétrant dans une boite à eau à joint tournant, 22, de type connu. Liteau de refroidissement, arrivant par la pièce 28, traverse le bout arbre creux 10, voisin-de ladite pièce 28, puis les rainures longitudinales 14 et 24 du noyau 11, de manière à refroidir ce dernier e les bobines 15; l'eau de refroidissement est enfin évacuée à travers le bout d'arbre creux 10, situé à droite-- sur la figure 2, comme indiqué par la flèche 16. Les câbles de connexion 20 de l'enroulement formé par les bobines 15 sont maintenus par des bagues isolantes de centragetelles que 25, placées à l'intérieur du bout d'arbre porteur 10. Pour assurer l'étanchéité des sorties des câbles de connexion 20, on constitue chaque traversée avec un conducteur massif 26 traversant un ' presse- étou- pe formé de deux pièces 23 et 31 en matière isolante, et relié à l'extrémité dénudée du cible de connexion 20 correspondant, par une soudure 32. La figure 5 représente une autre forme de réalisation de la sortie étanche de l'un des cibles de connexion 20;. les deux pièces 23 et 31 du presse étoupe sont alors serrées l'une contre l'autre entre d'une part un écrou 35, vissé sur l'extrémité filetée du conducteur massif 262 et d'autre part une collerette 36, aménagée sur ledit conducteur massif 26o La figure 2 montre que chaque conducteur massif tel que 26 est relié électriquement à une bague 8, sur laquelle frotte un balai 7, alimenté lui-mdme par un conducteur d'un ctble 19, qui est assujetti à une bofte fixe de jonction, 27, dans laquelle le bout d'arbre 10 tourne par l'intermédiaire de joints rotatifs 33. Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 2 et 3, un intervalle annulaire est en outre aménagé entre l'enveloppe tubulaire 9 et la périphérie de l'inducteur 11, pour permettre la circulation de l'eau de refroidissement entre ces deux éléments. REVENDICATIONS 10 Dispositif pour la mise en mouvement du métal encore liquide dans un produit obtenu par coulée continue, au cours de la phase de refroidissement de ce produit, comportant au moins un rouleau inducteur, formé.par une enveloppe tubulaire en matériau amagnétique, montée mobileen rotation de manière a êtrè en contact par une génératrice avec une surface du produit coulé, et par un inducteur électromagnétiquet disposé à l'intérieur de ladite enveloppe tubulaire et muni d'un bobinage cAnnecte à une source d'éner gie électrique de telle façon que les courants~électriques circulant dans ce bobinage engendrent un champ magnétique mobile par rapport au produit coulé, caractérisé en ce que des moyens-sont prévus pour faire -irculer un fort débit de liquide de~refroidissement à ltintérieur du rouleau, en contact direct avec son inducteur. 20 Dispositif suivant la revendication 1 carac térise en ce que l'arbre creux du rouleau comprend, -à une extrémité, un orifice d'entrée du liquide de refroidissement, et- à 11 autre extrémité un orifice de sortie du liquide ayant servi au refroidissement. 30 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un intervalle annulaire est aménagé entre ltenveloppe tubulaire et la périphérie de l'inducteur, pour permettre la circulation du liquide de refroidissement entre ces deux éléments. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 à 3, caractérisé en ce que des rainures longitudinales sont aménagées sur la périphérie de l'induc teur pour permettre la circulation -du liquide de refroidis sement. 50 Dispositif suivant la revendication 4, ca caractérisé en ce qutil comporte une première et une seconde série de rainures longitudinales, respectivement moins profondes et plus profondes que les encoches de l'inducteur où est logé son bobinage. 60 Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 5 caractérisé en ce que le bobinage de l'inducteur est disposé dans des encoches en couches superposées, séparées par des entretoises, quigdélimitent des passages pour la circulation du liquide de refroidissement à 11 intérieur du bobinage lui-même. 7 Dispositif selon lune quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que le bobinage de 1Xinducteur est constitué par des fils souples, formés chacun par un inducteur central toronné, recouvert par un isolant imperméable au liquide de refroidissement. 80 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sorties des ctbles de connexion du bobinage de l'inducteur sont constituées par des conducteurs massifs, qui traversent des presse-étoupe. en matière isolante, disposés dans la paroi de l'un des bouts de l'arbre creux du rouleau, et auxquels sont reliées respectivement les extrémités desdits cables de connexion. 90 Dispositif selon la revendication 8, c'aracté- risé en ce que chaque presse-étoupe en matière isolante est composé de deux pièces vissées l'uné dans l'autre0 - 100 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque presse-étoupe en matière isolante est composé de deux pièces serrées l'une contre autre par un écrou,vissé sur l'extrémité filetée du conducteur massif correspondant. 110 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1'à 10, caractérisé en ce que deux bouts d'arbre porteurs, creux, -sont vissés respectivement dans lbs deux extrémités ouvertes de l'enveloppe tubulaire0