Brevet FR2274382A1 — publié le 19760109

L'invention concerne des machines à couler en continu pour produire une tôle ou plaque métallique en grande longueur directement à partir du métal fondu, et plus spécialement des machines à couler des alliages d'aluminium et autres métaux non ferreux entre des cylindres de coulée rotatifs opposés, refroidis par eau, qui sont espacés d'une distance correspondant à ltépais- seur finale du produit coulé. Des machines à couler de ce type 'r sont connues,mais elles sont limitées quant à la- largeur du feuillard à couler3 à zause.des forces de séparation exercées entre les cylindres de coulée par le métal fondu qui -commence à se solidifier un peu avant l'espace le plus étroit séparant les cylindres.Ainsi, au fur et à mesure que le métal qui se solidifie passe entre les cylindres de coulée, il est comprimé et exerce une forte pression sur lesdits cylindres,en provoquant leur flexion vers ltextérieur, ce qui donne un feuillard qui est plus épais au centre qu'aux bords. Par.suite, il a été admis que la largeur maximale de la feuille ou plaque,qui peut~ttre coulée entre les cylindres3est d'environ 150 cm.On stest efforcé de réduire au minimun le cintrage des larges cylindres de collée en augmentant leur diamètre et leur poids, mais il en est résulté une augmentation considérable du prix ainsi que de nombreuses difficultés dans la buse d'alimentation,du fait que plus le dia- mètre des cylindres est grand, plus l'angle inclus formé entre les faces des cylindres est petit.Par conséquent, le bec de la buse doit être long et mince pour atteindre l'ensemble de ltes pace compris entre les cylindres afin que le métal fpndu touche les surfaces des cylindres refro dis par eau juste avant l'espace le plus étroit compris entre lesdits cylindres7 Une buse longue et mince est relativement fragile et facilement endommagée.En outre, le métal fondu abandonne rapidement sa chaleur à travers les parois de la buse aux cylindres de coulée relativement froids et par su te, le métal tend à se solidifier dans la buse, ce qui provoque un endommagement et mi arrêt de la machine. La buse ne peut pas être trop raccourcie car le métal fondu serait déchargé entre les cylindres froids à une trop grande distance de l'écartement minimal, où il se refroidirait et se solidifierait et le métal solidifié serait alors trop épais pour entre "laminé à chaud" et ramené à l'épaisseur passant entre les cylindres. Ceci exercerait sur les cylindres une pression considérable de sépara 1on. L'invention a principalement pour objet une nouvelle machine perfectionnée à couler en continu du type dans lequel un métal fondu est coulé entre deux cylindres parallèles espacés refroidis par eau qui peuvent couler une feuille ou plaque beaucoup plus large que cela était possible jusqu'à présent, et qui comportent une buse d'alimentation sensiblement de meme section que les buses dtalimentation utilisées sur des machines classiques coulant une feuille ou plaque beaucoup plus étroite. La machine à couler de l'invention coule une feuille ou plaque dans une direction inclinée d'un angle quelconque au-dessous de l'horizontale. On a constaté qu'il est avantageux que la feuille quitte la machine dans une direction inclinée vers le bas d'un angle quelconque pour un démarrage facile et immédiat sans gaspillage du métal. La coulée descendante a l'avantage supplémentaire de permettre d'arr8ter et de remettre en marche la machine sans endoemnager la buse d'alimentation. On l'effectue en interrompant l'écoulement du métal fondu dans la buse et en permettant à cette dernière de se vider entièrement, la machine pouvant entre ensuite arrêtée. La remise en marche est effectuée de la façon normale.Dans des machines à couler dans une direction ascendante, il est impossible de vider entièrement la buse d'alimentation et par conséquent, le métal fondu se solidifie dans ladite buse, ce qui nécessite son remplacement. Selon une autre de ses caractéristiques, l'inven- - tion concerne une machine à couler dans une direction descendante ayant des cylindres opposés supérieur et inférieur dont seul le cylindre inférieur est entratné par le moteur actionnant la machine. La force d'entraînement est transmise par l'intermédiaire de l'arbre à une extrémité du cylindre inférieur. Cette disposition supprime la nécessité d'utiliser des accouplements flexibles entre le moteur d'entratnement et 9a machine ainsi qu'un double engrenage d'entraînement et autres mécanismes accessoires et dis positifs qui sont nécessaires pour la machine à couler-à double transmission classique. Selon une autre caractéristique importante, ltin- vent ion concerne une machine à couler en continu qui est supportée de manière à pouvoir pivoter pour l'incliner autour de l'axe norizontal de son cylindre inférieur afin de pouvoir mettre en marche la machine dans le mode de coulée ascendante et la faire passer ensuite au mode de coulée descendante pendant quelle est en fonctionnement. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une forme de réalisation d'une machine à couler en continu selon l'invention ; la figure 2 est une élévation latérale de ladite nac-e ; la figure 3 est une élévation de la machine du cEté de sortie la figure 4 est une coupe partielle à grande échelle des cylindres de coulée et de la buse d'alimentation ; et la figure 5 est une élévation latérale d'une autre forme de réalisation de l'invention montrant la machine dans trcis positions de réglage anglaire. Sur les figures 1 à 4, la machine à couler de l'in- vention est désistée par 10 et comporte deux bEtis latéraux espacés 12 qui maintiennent une première paire de paliers-supports 14 et 15 dans lesquels tourillonnent les extrémités de cylindres de coulée 16 et 17, et une seconde paire de paliers-supports 20 et 21 dans lesquels tourillonnent les extrémités de cylindres d'appui 22 et 23. Les bEtis latéraux 12 sont supportés par une plaque de base plane 25 à laquelle ils sont reliés à un angle par des goujons de pivotement 27 et toute la structure est maintenue dans la position inclinée représentée sur les figures 1 et 2 par des entretoises 28. L'angle d'inclinaison de la machine est de préférence d'environ 600 par rapport à l'horizontale. Chacun des paliers latéraux 12 comporte un grand élément en acier 30 profilé en U dont les branches sont clavetées et boulonnées à une barre droite 31 pour former un logement généralement rectangulaire présentallb une ouverture allongée ayant des bords latéraux parallèles 32 qui forment les glissières pour les paliers-suppcrts 14, 15, 20 et 21. Les extrémités supérieures des batiks latéraux 12 sont reliées par une barre transversale 33 et à la base par ia plaque 25 pour former une cage rigide pour les paliers-supports et les cylindres. A la face inférieure de la branche supérieure de l'élément 30 profilé en U, est fixé un cylindre hydraulique de pré charge 36 qui exerce une force vers le bas contre la slunface supérieure du palier-support 20, ce qui oblige le cylindre supé rieur d'appui 22 à exercer une pression vers le bas sur toute sa longueur contre la surface supérieure du cylindre supérieur de coulée 16. La pression exercée vers le bas contre le cylindre supérieur 16 est transférée par ses paliers-supports 14 et des coins de réglage 38 aux paliers-supports 15 du cylindre inférieur 17, puis par son contact avec ce dernier au cylindre d'appui in férieur 23.La pression exercée contre le cylindre d'appui infé- rieur 23 est transférée par ses paliers-supports 21 à la branche inférieure des bâtis latéraux 12. Les coins de réglage 33 (qui ne sont représentés que schématiquement sur les dessins) écartent les paliers-supports 14 et 15 pour déterminer la distance séparant les cylindres de coulée 16, 17 qui déterminent à son tour l'épaisseur de la feuille ou plaque coulée. Les coins 38 sont réglés par tout moyen convenable (non représenté) commandé par ltopérateur qui ajuste le réglage avant la mise en marche de la machine. Pour une machine à couler de larges feuilles (par exemple d'une largeur supérieure à 150 cm), s les cylindres de coulée 16, 17 pourraient entre en acier, présenter un diamètre de 40 cm et des surfaces externes polies. Des canaux (non représentés) sont ménagés dans chacun des cylindres 16, 17 pour permettre la circulation de l'eau de refroidissement ou tout autre liquide de refroidissement afin d'extraire la chaleur qui est absorbée du métal fondu par les cylindres. te liquide de refroidissement est ensuite transféré dans un échangeur de chaleur (non représenté té) qui le refroidit avant qu'il soit recyclé dans les cylindres. Les cylindres 16, 17 peuvent entre entratnés tous deux par des moteurs de manière que leurs faces en regard se déplacent dans le même sens et à la même vitesse. Toutefois, selon la disposition préférée, seul le cylindre inférieur 17 est entraîné par un arbre 40, comme on le voit sur la figure 3 ; le cylindre supérieur 16 est entratné par frottement avec la feuille ou plaque coulée qui est formée par le refroidissement du métal fondu.L'entraînement d'un seul cylindre de coulée a l'avantage de supprimer les complications et les frais qu'entralnent des transmissions doubles et des zabres d'entratnement, ce qui se traduit par une simplificron correspondante de la machine et une diminution de son prix. Les cylindres d'appui 22, 23 sont en fonte ou en acier doux et ont. de préférence un diamètre double de celui des cylindres i6, 17 de manière à leur conférer une rigidité maximale pour s'opposer à une flexion. De préférence, les cylindres d'appui 22, 23 ne sont pas entraînés par moteur mais par frotement avec les cylindres respectIfs de coulée 16 et 17. Le métal fondu est introduit dans l'espace compris entre les cylindres 16, 17 par une goulotte d'alimentation 42 qui est reliée par des tubes en réfractaire 44 à un collecteur 46 et un conduit 48 à la sortie 50 d'un four 52. La goulotte d'alimentation 42 est placée du c8té tourné vers le haut de l'ensemble incliné des cylindres et est orientée vers le bas dans l'espace convergent compris entre les cylindres de coulée, comme on le voit sur les figures 1, 2 et 4. La goulotte se prolonge latéralement sensiblement sur toute la largeur des cylindres 16, 17 et fait saillie vers le bas dans la région comprise entre ces-derniers presque jusqu'au plan A-A passant par les axes des cylindres, comme on le voit sur la figure 4. La goulotte d'alimentation 42 présente un chenal 54 ouvert au sommet allongé transversalement en matière réfrac taire telle que la "Marin te" qui est une marque déposée pour un produit comprenant de la silice à diatomées, une charge d'amiante et de la chaux hydratée. A la place de la "Marinite", on pourrait utiliser d'autres matières céramiques ou analogues à de la céramique qui sont inertes à l'égard du métal fondu coulé et qui ne sont pas mouillées par ce dernier. Le c8té gauche du chenal 54, en observant la figure 4, est formé par une buse ou bec effilé cunéiforme 56 présentant un passage interne qui se termine par une étroite fente continue 58 coirrrant toute la largeur du bec. Les surfaces supérieure et inférieure du bec 56 sont curvilignes pour former des côtés concaves convergents 60 qui épousent la courbure des cylindres 16, 17. Le bec 56 pénètre dans l'espace convergent compris entre les cylinares presque jusqu'au plan A-A de la figure 4 et l'extrémité de sortie du bec est par conséquent relativement mince. Les blocs de "Narinite" formant la goulotte d'alimentation 42 sont entourés de plaques perpendiculaires en laiton (non représentées) qui sont également curvilignes le long de leur bords supérieur et inférieur pour épouser la forme des cylindres 16, 17 et les extrémités des plaques se prolongent toutes jusqu'au plan A-A pour former des barrages retenant le métal fondu et l'empêchant de s'écouler au-delà des extrémités avant qutil soit refroidi. La machine à couler en continu fonctionne de la ma nièce suivante : Les cylindres de travail 16, 17 sont tout d'abord ouverts à l'écartement désiré en réglant les coins 38, ce qui éloigne les paliers-supports 14, 15 à l'encontre de la pression exercée par ie cylindre hydraulique 36. La goulotte d'alimentation 42 est ensuite introduite dans l'espace compris entre les cylindres 16, 17 et est ajustée pour laisser un faible jeu entre les cotés concaves 60 et les cylindres. On fait circuler le liquide de refroidissement dans les cylindres 16, 17 et après avoir chauffé préalablement la goulotte d'alimentation 42 à la température de fonctiocment, on introduit un bloc de démarrage de même épaisseur que le produit dans l'espace compris entre les cylindres à partir de son extrémité de sortie. On fait couler ensuite le métal fondu dans la goulotte d'alimentation 42 et il entre dans l'espace compris entre les cylindres 16, 17 où il se refroidit et se solidifie. En même temps, on commence à faire tourner les cylindres 16, 17 et après avoir enlevé le bloc de démarrage, la machine continue à tourner en produisant une feuille ou plaque métallique continue. A mesure que le métal fondu sort du bec 56, il entre en contact avec les surfaces refroidies des cylindres 16, 17 et se solidifie-presque instan-tanément. Le métal solidifié est ensuite déplacé par les cylindres dans la région du plan A-A où l'espace séparant les cylindres est minimal et, au cours du processus, le métal est comprimé et laminé à chaud. La pression exercée par le métal tendant à écarter les cylindres 16, 17 est très forte et lesdits cylindres auraient tendance à se cintrer à l'écart l'un de l'autre s'ils n'étaient pas retenus par les cylindres d'appui 22, 23.Ces derniers s'appuient cont.re les côtés des cylindres de coulée à l'opposé du métal coulé et étant donné qu'ils ont un diamètre beaucoup plus grand que celui des cylindres de coulée, ils sont extrêmement rigides et inélastiques. Les cylindres de coulée 16, 17 sont ainsi rerforcés et raidis par les cylindres d'appui, tout en conse-rvant l'avantage de leur diamètre relativement petit qui permet d'utiliser des goulottes d'alimentation plus courtes et plus robustes. Si la force totale d'écartement agissant ar les cylindres 16, 17 doit dépasser la force exercée par les cylindres hyrdrauliques 36, les cylindres s'écartent sans être endommagés. Ceci est dû an fait que les cylindres sont maintenus contre le dispositif de coincement 38 par la pression hydraulique exercée par les cylindres 36 et si la pression d'écartement des cylindres est supérieure à la pression hydraulique, les cylindres cèdent. Cette pression excessive -pourrait exercer si un objet solide et inélastique devait passer entre les cylindres, par exemple si la goulotte d'alimentation 42 devait se briser et être entranée entre les cylindres. Une coulée descendante suivant un angle au-dessous de l'horizontale a les avantages suivants : (1) elle facilite l'application de l'eau de refroidlssemant pulvérisée dans la zone de serrage des cylindres de coulée à la sortie du métal coulé, ce qui accélère le refroidissement du métal ; et (2) elle permet d'arrêter et de remettre en marche la machine à plusieurs reprises sans endommager ni changer la goulotte d'alimentation initiale. Il suffit d'interrompre l'écoulement du métal fondu du collecteur 46 au bec et de laisser couler le métal fondu cortenu dans la goulotte entre les cylindres jusqu'à ce qu'il soit épuisé, la machine pouvant être ensuite arrêtée et remise en marche d'une façon normale. Une autre forme de réalisation de l'invention est représentée sur la figure 5 qui montre une machine à couler en continu qui est réglable obliquement pendant qu'elle fonctionne de sorte que les cylindres de coulée peuvent être positionnés pour la coulée suivant un angle quelconQue dans une grande plage. Dans ce cas, la machine est désignée dans son ensemble par le numéro de référence 10' et les parties qui sont sensiblement identiques à celles de la forme de réalisation précédente sont dési- gnées par les mêmes numéros de référence auxquels on a ajouté le signe ('). Au lieu que les batiks soient boulonnés à un angle de la plaque de base 25', la machine 10' est supportée de manière à pouvoir basculer entre deux montants verticaux espacés latéralement 62 qui s'élèvent au-dessus de la plaque de base et dont Aes extrémités supérieures comportent des paliers 64 dans les quels tourillonnent les extrémités des tourillons 66 du cylin dre inférieur 17'. Il est ainsi possible de faire basculer tout ltensemble comprenant les bEtis 12' et les cylindres entre la position inclinée représentée en trait plein et les positions verticale ou horizontale représentées en traits mixtes.La machine est supportée dans la position angulaire choisie par une entretoise réglable 28' qui fonctionne de la même manière qu'une lanterne de serrage. L'entretoIse 28' comporte deux étriers ter minsux 70 dont un est relié par un boulon 71 à une oreille 72 s'élevant au-dessus de la plaque de base 25', tandis que l'autre est reliée par un boulon 73 à un bord de l'élément 30' du bats. J,es deux étriers 70 présentent des arbres filetés alignés axialement 74 dont les filetages sont opposés. Les arbres 74 sont vissés dans les extrémités opposées d'un manchon 76 et ce dernier est destiné à entre mis en rotation par un outil (non représente) afin d'allonger et de raccourcir ltentretoise 28'. La variation de la longueur de ltentretoise a pour effet de faire pivoter les bâtis 12' et la structure associée autour de l'axe du cylindre inférieur 17', comme représenté. La goulotte d'alimentation (non représentée) est articulée de manière à pouvoir suivre l'en- trée convergente dans l'espace compris entre les cylindres de coulée lorsque le cylindre supérieur est déplacé le long de son trajet curviligne autour de la circonférence du cylindre inférieur. L'utilisation d'un seul arbre pour ntentratner que le cylindre inférieur 17' est particulièrement appropriée pour cette machine inclinable ainsi que s'en rendront compte les spécialistes. L'avantage de la machine lor réside dans le fait quelle peut être mise en marche dans un mode de coulée ascendante ou horizontale et que sa position peut outre ensuite modifiée pour qu'elle effectue une coulée descendante. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent entre apportées à lasediE3ne décrite sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine à couler en continu pour produire une large feuille ou plaque, caractérisée en ce quelle comporte une paire de cylindres parallèles de coulée espacés buse ,délimit er un espace entre eux, une goulotte d'alimentation reliée à une source de métal fondu et comportant un bec se prolongeant dans l'espace convergent compris entre les cylindres d'un côté de ces derniers, la goulotte présentant un passage interne par lequel le métal fondu stécoule dans l'espace compris entre les cylindres, une paire de cylindres d'appui en contact de roulement avec les cylindres de coulée sur leurs c8tés opposés à la zone dans laquelle le métal fondu est introduit, les cylindres d'appui étant extremement rigides de manière à soutenir les cylindres de coulée et à les empêcher de se cintrer sous l'effet de la pression exercée par le métal solidifié passant entre eux, et un dispositif pour exercer une pression contre les cylindres d'appui, la pression appliquée contre ces derniers étant tranaféée aux cylindres de coulée par leur contact avec les cylindres d'appui. 2. Machine à couler selon la revendication 1, caractérisée en ce que le métal coulé sortant d'entre les cylindres de coulée est incliné vers le bas suivant un angle d'au moins 300 au-dessous de lthorizontale. 3. Machine à couler selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux batiks latéraux, chacun des cylindres de coulée et des cylindres d'appui tourillonnant par ses extrémités dans des palier.s-supports qui coulissent sur les batiks latéraux, des cylindres hydrauliques de précharge ayant des pistons qui exercent une pression contre les deux paliers-supports de l'un des cylindres d'appui, lesdits pistons poussant les paliers-supports en direction des cylindres de coulée qui sont espacés par des éléments d'écartement massifs interposés entre les deux paliers-supports des cylindres de coulée de chaque c8té des batiks, la pression exercée par les pistons des cylindres hydrauliques étant transférée aux cylindres d'appui, puis aux cylindres de coulée par leur contact de roulement avec ces derniers. 4. Machine à couler selon la revendication 1, caractérisée en ce que les axes des cylindres de coulée et des cylindres d'appui sont dans vn plan commun qui est incliné par rapport à l'horizontale, la goulotte d'alimentation étant placée du côté tourné vers le haut desdits cylindres de coulée et le produit coulé sortant d'entre les cylindres dans la direction descendante, seul le cylindre de coulée inférieur étant entratné, le cylindre supérieur de coulée tournant par contact de frottement avec le produit coulé, à mesure que ce dernier est entraîné par le cylindre inférieur entre lesdits cylindres de coulée. 5. Machine à couler en continu pour produire une feuille ou plaque, caractérisée en ce qutelle comporte un bats, deux cylindres parallèles de coulée tourillonnant dans le bats, lesdits cylindres étant espacés pour délimiter un espace entre eux, une goulotte d'alimentation reliée à une source de métal fondu et comportant un bec pénétrant dans l'espace convergent compris entre les cylindres d'un c8té de ces derniers, ledit bec présentant un passage interne par lequel le métal fondu coule dans l'espace compris entre les cylindres, le bti et les cylindres de coulée pouvant être inclinés en bloc autour d'un axe horizontal pendant que la machine fonctionne afin de permettre de mettre en marche la-machine dans un mode de coulée ascendante ou horizontale et de passer ensuite à la coulée descendante. 6. Machine à couler selon la revendication 52 caractérisée en ce que l'axe horizontal de basculement de la machine est l'axe du cylindre inférieur de coulée. 7. Machine à couler selon la revendication 6, caractérisée en ce que seul le cylindre inférieur de coulée est entraSné, le cylindre supérieur tournant par contact de frottement avec le produit coulé à mesure que ce dernier est déplacé par le cylindre inférieur entre les cylindres de coulée.