Brevet FR2476511A1 — publié le 19810828

La présente invention concerne la production par coulée continue de produits à section rectangulaire appelés brames. Ces produits sont obtenus en déversant dans une lingotière sans fond, à section rectangulaire, du métal en fusion et en extrayant le produit partiellement solidifie' par le bas de la lingotière. Généralement, on utilise des lingotière-s formees par assemblages de quatre plaques : deux plaques étroites serrées entre deux grandes plaques, permettant de produire des brames de différentes largeurs par réglage de ltécarte- ment des plaques étroites constituant les petits côtés de la lingotière. Cependant, dans la plupart des installations, le changement de largeur n'est effectué qu'après arrêt complet de la machine de coulée et demande donc beaucoup de temps. Pour augmenter la productivité des machines de coulée, on a proposé d'interrompre le déversement du métal et l'extraction du produit coulé pendant une période de temps suffisante pour permettre la solidification d'un volume substantiel du métal se trouvant dans la lingotière, d'amener ensuite les petits côtés de la lingotière à lécar- tement correspondant à la nouvelle largeur, a placer sur le produit partiellement solidifié une plaque s'ajustant dans la lingotière, et à reprendre la coulée en déversant le métal sur cette plaque qui est tirée vers le bas, à la manière de la tête d'un faux-lingot par le produit coulé sur lequel agissent les rouleaux extracteurs et auquel la plaque a e été soudée par solidification du métal versé à la reprise de la coulée.Cette solution permet de réduire notablement la durée de l'opération de changement de largeur, mais présente des inconvénients sérieux : risque de figeage du métal dans les orifices de sortie de la poche et du répartiteur, et apparition d'efforts anormaux sur les rouleaux du corset de guidage et les rouleaux redresseurs dûs au refroidissement du produit coulé pendant l'arrêt momentané de la machine. On a aussi proposé de déplacer les petits côtés de la lingotière sans interrompre la coulée. Pour éviter les percées de métal au cours de cette opération, le déplacement des petits côtés doit être très lent et la longueur de la zone de transition du produit coulé, où la largeur varie continûment, est de ce fait très longue ; or cette partie du produit coulé est inutilisable telle quelle. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des procédés connus et de permettre le changement de largeur du produit coulé, sans interrompre la coulée et avec une zone de transition très courte. L'invention a plus particulièrement pour objet un procédé pour augmenter la-largeur d'un produit coulé en continu dans une lingotière à section rectangulaire comprenant au moins un petit côté ajustable, sans interrompre la coulée, consistant à placer dans la partie supérieure de la lingotière et dans la zone attenante au petit côté ajustable, un élément de paroi dont la largeur est légèrement inférieure à celle des petits côtés, cet élément de paroi étant disposé de telle sorte que sa partie inférieure plonge dans le métal liquide, à déplacer le petit côté ajustable jusqu'à ce que ltécartement entre les deux petits côtés corresponde à la nouvelle largeur du produit coulé et à laisser descendre ledit élément de paroi dans la lingotière, avec le produit coulé, en maintenant son bord extérieur en contact avec la face intérieure du petit côté ajustable. Suivant un premier mode de mise en oeuvre, l'élé- ment de paroi est lié au petit côté ajustable et déplaçable avec lui, et au moment de sa mise en place dans la lingotière, son bord extérieur vient en contact avec la face intérieure du petit côté ajustable, au-dessus de la surface libre du métal. L'élément de paroi est lié au petit côté ajustable de la lingotière par des moyens assurant une liaison positive dans le sens horizontal et permettant les déplacements verticaux relatifs de ltélément de paroli et de la lingotière. I1 est constitué par une plaque qui, lorsqu'elle est en place dans la lingotière, est horizontale ou legèrement inclinée vers le haut du centre vers le petit côté de la lingotière et est munie d'un rebord intérieur sensiblement vertical et plongeant dans le métal liquide ; ce rebord a une largeur qui décroît de haut en bas. Dans une variante du procédé, l'élément de paroi comporte une portion principale sensiblement verticale qui plonge dans le métal liquide et est munie à son extrémité supérieure dtun rebord sensiblement horizontal ; ce rebord se trouve initialement au-dessus du petit côté ajustable et son bord extérieur vient au contact de la face intérieure du petit côte quand celui-ci a atteint sa nouvelle position. Généralement les deux petits côtés de la lingotière sont ajustables et sont déplacés symétriquement par rapport à l'axe de la machine. Un élément de paroi est alors associé à chaque petit côté. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise une lingotière comprenant au moins un petit côté ajustable, un mécanisme pour déplacer ce petit côté, des moyens pour télécommander ce mécanisme et asservir la position du petit côté à celle d'un organe de commande et un dispositif de mise en place de ltélément de paroi monté sur le petit côté ajustable. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de mise en place de l'élément de paroi est constitué par un bras monté sur le sommet du petit côté ajustable de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal parallèle à la face intérieure de ce petit côté, ce bras portant à son extrémité un manchon recevant avec jeu une tige solidaire de l'élément de paroi, et des moyens pour commander la rotation de ce bras entre une première position où le manchon est horizontal et l'élément de paroi hors de la lingotière et une seconde position où le manchon est vertical et l'élément de paroi en place dans la lingotière.Des moyens peuvent être prévus pour verrouiller la tige de l'élément de paroi dans le manchon pendant le déplacement du petit côté ajustable et pour déplacer vers le bas l'élément de paroi, à la vitesse d'extraction du produit coulé, après réglage du petit côté. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et se ré fère aux dessins l'accompagnant qui illustrent le procédé de l'invention et montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une lingotière pour la mise en oeuvre de ce procédé.Sur ces dessins La figure 1 est une demi-vue en plan d'une lingotière pour la coulée continue de brames modifiée pour permettre la mise en oeuvre du procédé de l'invention ; La figure 2 est une vue en coupe suivant l'axe 2-2 de la lingotière de la figure 1 ; Les figures 3 a a f montrent différentes étapes du procédé de l'invention ; Les figures 4 a à e illustrent une variante du procédé ; et La figure 5 est une coupe transversale de la-lingotière utilisée pour la mise en oeuvre du procédé illustré sur les figures 4 a à e. La lingotière représentée sur la figure 1 est constituée, de façon classique, de deux petits côtés 12 serrés entre deux grandes plaques 14 au moyen de vérins 16 prenant appui sur un cadre 18. Chaque petit côté est supporté par un mécanisme de réglage 20 monté sur le cadre. Ce mécanisme peut être constitué, par exemple, par deux ensembles à vis et manchons filetés placés à deux niveaux différents, un élément, vis ou manchon, de chaque ensemble étant articulé sur le petit côté et l'autre élément étant monté rotatif sur le cadre et sa rotation étant commandée par un groupe motoréducteur. Les déplacements des petits côtés sont télécommandés depuis un pupitre de contrôle et des systèmes de télémesure permettent de suivre ces déplacements sur le pupitre et d'asservir les positions des petits côtés à celles des organes de commande du pupitre. Le métal en fusion est introduit dans la lingotière par une busette plongeante raccordée à un répartiteur. Conformément à l'invention, cette lingotière comporte en outre, sur chaque petit côté, un dispositif pour mettre en place à l'intérieur de la lingotière une plaque 22 qui ferme l'espace entre la petite face du produit coulé 24 et le petit côté 12 lorsque ce dernier est déplacé pour changer de largeur. Chaque dispositif comporte un bras 26 solidaire d'un arbre 28, horizontal et parallèle à la face intérieure du petit côté 12. Cet arbre est monté sur des paliers fixés sur le sommet du petit côté et sa rotation est commandée par un vérin 30 dont la tige est liée à un levier 32 fixé sur l'arbre. Le bras 26 porte à son extrémité un manchon à section rectangulaire 34. Le vérin 30 permet de faire basculer le bras 26 entre une position verticale dans laquelle le manchon est horizontal et une position horizontale dans laquelle le manchon est vertical. La plaque 22 est munie d'une tige 36 à section rectangulaire qui s' adapte avec jeu dans le manchon 34. Lorsque le bras 26 est vertical la plaque 22 est maintenue par le manchon ; lorsqu'il est horizontal, la tige 36 peut se dégager du manchon par un mouvement vertical vers le bas de la plaque. La plaque 22 comporte un rebord intérieur 38 qui plonge dans le bain de métal liquide lorsqu'elle est mise en place dans la lingotière (figure 2). Ce rebord a une largeur décroissante de haut en bas pour tenir compte de l'épaisseur croissante du métal solidifié au contact des grandes plaques 14. La tige 36 est fixée sur la plaque de telle sorte que celle-ci soit inclinée vers le bas, de l'extérieur vers l'intérieur, et que son bord extérieur soit en contact avec la face intérieure du petit côté lorsqu'elle est en place dans la lingotière. On va maintenant décrire les différentes opérations permettant de changer la largeur du produit coulé. Initialement, les petits côtés 12 serrés entre les grandes plaques 14 sont en contact avec les petites faces du produit coulé. La première opération consiste à monter les plaques 22 sur les bras 26 placés verticalement en enfilant les tiges 36 dans les manchons 34 (figure 3 a). Un système de verrouillage peut être prévu sur les bras 26 pour maintenir les tiges dans les manchons pendant le basculement des bras. On fait ensuite basculer les bras 26, au moyen des vérins 30, pour introduire les plaques 22 dans la lingotière, le rebord 38 plongeant dans le métal liquide (figure 3 b). On écarte alors rapidement les: petits côtés 12 pour les amener dans leur nouvelle positon (figure 3 c). La vitesse de déplacement des petits côtés peut, par exemple, être supérieure à 50 mm par seconde. Le serrage des plaques 14 est provisoirement diminué pour permettre le déplacement des petits côtés. Les plaques 22 se déplacent avec les petits côtés ; leur longueur est choisie, en fonction de la nouvelle largeur du produit coulé, de sorte que le rebord 38 se trouve, en fin de déplacement, près de la paroi solidifiée du produit coulé. Les plaques 22 descendent alors dans la lingotière sous l'action conjuguée de leur propre poids, du poids du métal liquide qui les recouvre progressivement et des forces d'entraînement qu'exerce le produit coulé se déplaçant vers le bas, lorsque le métal entourant les rebords 38 se solidifie (figure 3 d).Le métal liquide s'étale progressivement sur les plaques 22 qui sont inclinées vers le haut, du centre vers les petits côtés de la lingotière, puis atteint les petits côtés où il se solidifie pour former la paroi étroite du produit coulé à la nouvelle largeur (figures 3 d à 3 f). Lorsque les tiges 36 sont dégagées des manchons 34, on relève les bras 26. Eventuellement des moyens de commande agissant sur les tiges 36 peuvent être prévus pour déplacer vers le bas les plaques 22 à la vitesse du produit coulé dès qu'elles ont été mises en place dans la lingotière et jusqu'au moment où leur liaison avec le produit coulé a une résistance suffisante pour vaincre les forces de frottement. Les figures 4 a à e illustrent une variante du procédé de l'invention. Dans ce cas, les éléments de paroi qui ferment l'espace entre la petite face du produit coulé et les petits côtés réglés au nouvel écartement comportent, en position de service, une partie v-erticale 40 et une partie horizontale 42. Comme on le voit sur la figure 5, la partie 40 a une largeur constante, légèrement inférieure à l'écartement entre les grandes plaques 14, dans sa portion supérieure, et une largeur décroissante vers le bas, pour tenir compte de l'accroissement d'épaisseur de la peau du produit coulé 24, dans sa portion inférieure. Pour changer la largeur du produit coulé, on introduit dans la lingotière les éléments de paroi en plongeant la partie verticale 40 dans le métal en fusion, près de la peau solidifiée du produit coulé (figure 4 a) ; la partie 42 des éléments de paroi se trouve au-dessus des petits côtés, à une hauteur suffisante pour permettre le déplacement vers le bas, à la vitesse d'extraction du produit coulé, des éléments de paroi pendant le déplacement des petits côtés de la lingotière (figure 4 b). La longueur de la partie 42 des éléments de paroi est choisie, en fonction de l'augmentation de largeur du produit coulé, de sorte que son bord extérieur vienne au contact de la face intérieure des petits côtés de la lingotière, réglés à la nouvelle largeur, quand cette partie des éléments de paroi pénètre dans la lingotière (figure 4 e).Quand la partie 42 des éléments de paroi descend au-dessous de la surface libre du métal en fusion, celui-ci s'étale et vient au contact des petits côtés 12 où il se solidifie (figures 4 d et e). Au lieu d'être horizontale, la partie 42 des éléments de paroi pourrait être inclinée vers le haut, du centre vers les petits côtés de la' lingotière. Tant que la base des éléments de paroi n'est pas prise dans le métal solidifié, ceux-ci doivent être déplacés vers le bas, à la vitesse d'extraction du produit coulé, par un système de manutention approprié. Ce système peut être monté sur un support prenant appui sur le plancher de coulée, sur le répartiteur ou sur la lingotière ; dans ce dernier cas, des moyens de compensation des oscillations de la lingotière doivent être prévus. Au lieu d'assurer le déplacement en synchronisme des éléments de paroi et du produit coulé, dès l'introduction des premiers dans la lingotière, on peut les maintenir initialement immobiles et les déplacer rapidement vers le bas dès que les petits côtés ont été réglés à leur nouvelle largeur pour amener leur partie horizontale au niveau de la surface libre du métal dans la lingotière en comptant uniquement sur la gravité et les forces d'entraînement dues à la solidification du métal autour de la partie verticale des éléments de paroi pour assurer leur descente dans la lingotière. La vitesse d'extraction du produit coulé peut éventuellement être diminuée pendant le changement de largeur. I1 est bien entendu que les modes de réalisation décrits ne sont pas limitatifs et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées, par l'emploi de moyens techniques équivalents, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour augmenter la largeur d'un produit coulé en continu dans une lingotière à section rectangulaire com prenant au moins un peit côté ajustable, sans interrom pre la coulée, consistant à placer dans la partie supé rieure de la lingotière.et dans la zone attenante au petit côté ajustable un élément de paroi dont la largeur est légèrement inférieure à celle des petits côtés, cet élément de paroi étant disposé de telle sorte que sa partie inférieure plonge dans le métal liquide, à dépla cer le petit côté ajustable jusqu'à ce que l'écartement entre les deux petits côtés de la lingotière corresponde à la nouvelle largeur du produit coulé et à laisser des cendre ledit élément de paroi dans sa lingotière, avec le produit coulé, en maintenant son bord extérieur en contact avec la face intérieure du petit côté ajustable. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de paroi est lié au petit côte ajustable et déplaçable horizontalement avec lui et au moment de sa mise en place dans la lingotière son bord extérieur vient en contact avec la face intérieure du petit côté ajustable, au-dessus de la surface libre du métal. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de paroi est lié au petit côté ajustable par des moyens assurant une liaison positive dans le sens horizontal et permettant les déplacements verticaux re latifs de l'élément de paroi et de la lingotière. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément de paroi est constitué par une plaque qui, lorsqu'elle est en place dans la lingotière, est horizontale ou légèrement inclinée vers le haut du centre vers le petit côté de la lingotière et est munie d'un rebord intérieur sensiblement vertical et plongeant dans le métal liquide, la largeur de ce rebord diminuant de haut en bas. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie supérieure de l'élément de paroi se trouve au dessus du petit côté ajustable au moment de sa mise en place dans la lingotière et est descendue dans la lingo tière après réglage du petit côté à la nouvelle largeur. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de paroi comporte une portion sensiblement verticale, qui plonge dans le métal liquide et a une largeur qui diminue de haut en bas, et est muni à son extrémité supérieure d'un rebord sensiblement horizon tal. 7. Procédé selon ltune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux petits côtés de la lingo tière sont ajustables ét sont déplacés symétriquement par rapport à l'axe de la lingotière, et un élément de paroi est associé à chaque petit côté. 8. Lingotière pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, comprenant au moins un petit côté ajustable, un mécanisme pour déplacer ce petit côté et des moyens pour télécommander ce mécanisme et asservir la position du petit côté à celle d'un organe de commande, caractérisée en ce quelle comprend en outre un dispositif de mise en place de l'élément de paroi monté sur le petit côté ajustable. 9. Lingotière selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif de mise en place de l'élément de paroi est constitué par un bras monté sur le sommet du petit côté ajustable de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal parallèle a la face intérieure du petit côté, ce bras portant à son extrémité un manchon recevant avec jeu une tige solidaire de l'élément de paroi1 et des moyens pour commander la rotation de ce bras entre une première position où le manchon est horizontal et l'élément de paroi hors de la lingotière et une seconde position où le manchon est vertical et l'élément de pa roi en place dans la lingotière. 10. Lingotière selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif de mise en place de l'élément de paroi comporte des moyens pour verrouiller la tige de l'élé- ment de paroi dans le manchon pendant le déplacement du petit côté ajustable. 11. Lingotière selon la revendication 8, 9 ou 10, caracté risée en ce qu'elle comporte des moyens pour déplacer vers le bas, à la vitesse d'extraction du produit coulé, l'élément de paroi, après sa mise en place dans la lingotière.