Brevet FR2598338A1 — publié le 19871113

L'invention a pour objet une installation de coulée continue de métal et notamment d'acier. On connait depuis longtemps de telles installations qui comprennent, sur un bâti de support fixe, une lingotière et un dispositif de refroidissement secondaire définissant une ligne de coulée. La lingotière est supportée par le bâti fixe par des moyens de support et de guidage qui lui permettent de se déplacer alternativement en gardant son axe aligné avec la ligne de coulée et elle 10 est animée d'oscillations alternatives par un moyen de commande constitué généralement d'un ou de plusieurs excentriques. Dans le mode de réalisation le plus courant, la lingotière est portée par deux leviers parallèles 15 articulés autour d'un axe et reliés par une bielle à l'excentrique de commande d'oscillation. Pour maintenir la lingotière le long de la ligne de coulée, on peut la guider au moyen de glissières ou bien au moyen d'une bielle articulée sur la lingotière et sur le bâti fixe autour d'axes 20 parallèles à l'axe du levier et perpendiculaires à la ligne de coulée. La lingotière est un organe fragile et complexe constitué de parois refroidies par circulation de fluide et montées sur un châssis de façon à définir la ca25 vité de coulée, celle-ci pouvant avoir une section rectangulaire,circulaire, ou autre forme possible,comme pour les ébauches de profilés.Il est nécessaire d'enlever périodiquement la lingotière de la ligne de coulée soit pour la réparer soit pour régler les positions relatives 30 des parois de façon à modifier la section de coulée. Comme le dispositif de support et d'oscillation est assez encombrant, on a pris l'habitude, jusqu'à présent,de fixer le châssis de la lingotière de façon amovible sur un bâti en forme de table, dit table d'oscillation sur lequel prennent appui les moyens de support et de guidage. Grâce à cette disposition bien connue, l'acier coulé dans la cavité de la lingotière forme, le long des parois refroidies de celle-ci une croûte dont l'épaisseur augmente et qui est évacuée par l'extrémité op5 posée de la cavité, les oscillations de la lingotière permettant d'éviter un collage de la croûte sur les parois. A la sortie de la lingotière, la croûte solidifiée est encore très mince et le produit coulé doit donc être maintenu dans un dispositif de refroidissement 10 secondaire, appelé parfois corset de guidage o l'on achève le refroidissement du produit jusqu'à solidification complète. La coulée peut se faire de façon verticale ou bien de façon courbe, le corset de guidage ramenant à l'horizontale le produit coulé verticalement. Compte tenu de la fragilité de la croQte solidifiée à la sortie de la lingotière, la partie supérieure du corset de guidage doit être réalisée de façon particulière et l'on utilise à cet effet un élément supérieur de refroidissement en forme de cage qui peut être séparé du reste du corset de guidage, les risques de percées,et par conséquent d'avarie étant plus grands dans cette zone En outre, il faut veiller avec un soin particulier à l'alignement de la lingotière animée de mouvements d'oscillations avec la cage de refroidissement qui, 25 elle, est fixe et cet alignement est réalisé de préférence en un endroit éloigné de l'installation. C'est pourquoi, la première cage de refroidissement est souvent munie de moyens de fixation amovibles avec la lingotière et de moyens particuliers de support sur le bâti qui permettent, 30 sur un chantier séparé, de régler le positionnement relatif de la lingotière et de la cage supérieure puis d'emporter l'ensemble pour le mettre en place à la partie supérieure de l'installation Etant donné la complexité de ces installations, le fait que l'on coule des produits dont le coeur reste liquide jusqu'à une certaine distance de la lingotière et qui doivent être continuellement arrosés, on se 5 doute que les abords de telles installations sont encombrés et soumis à des projections d'eau, de graisse et parfois de métal. C'est pourquoi, généralement, la lingotière est placée au niveau d'un plancher dit de coulée au-dessous duquel se trouve l'ensemble de l'installation de refroidisse10 ment et qui permet la circulation du personnel et des accessoires dans un espace protégé. Généralement, le moyen de commande des oscillations, constitué le plus souvent d'un moteur électrique, d'un rédcteur,d'excentriques et de bielles de 15 liaison, est placé au-dessous du plancher de coulée à la hauteur du corset de refroidissement mais, de ce fait, les organes de commande sont soumis, à une atmosphère humide et sale et aux projections d'eau ou de graisse. L'invention remédie à de tels inconvé20 nients grâce à une nouvelle disposition des moyens de commande des ocillations qui permet de placer ces moyens dans une zone moins dangereuse et moins sale.En outre, les moyens de commande selon l'invention présentent un encombrement plus réduit qui leur permettent de rester solidai25 res de la lingotière lors de l'enlèvement de celle-ci. Selon l'invention, le moyen de commande des oscillations de la lingotière est placé au niveau de celle-ci et prend appui d'un côté, directement sur le châssis de la lingotière et de l'autre, au moins indirectement sur le bâti fixe au niveau de la partie supérieure du dispositif de refroidissement. Grâce à cette disposition, le moyen de commande des oscillations constitue, avec la lingotière et ses moyens de support et de guidage, un ensemble démontable en bloc susceptible d'être fixé de façon amovible sur la partie supérieure du bâti fixe. Dans un mode de réalisation préférentiel, le moyen de commande des oscillations de la lingotière est constitué d'au moins un vérin hydraulique comprenant deux éléments respectivement un corps et un piston, dont l'un 5 est monté directement sur le châssis de la lingotière et l'autre est relié, par l'intermédiaire d'au moins une liaison articulée, à une partie fixe prenant appui sur le bâti de support, ledit vérin étant relié à des moyens de commande de poussée alternative dans les deux directions 10 d'oscillation 20 25 30 De façon avantageuse, le vérin hydraulique est à double effet et est relié à un système d'alimentation alternative des deux chambres ménagées par le piston. Selon une autre disposition avantageuse, le moyen de guidage de la lingotière comprend au moins une bielle articulée à une extrémité sur un support de palier et à l'autre extrémité sur le châssis de la lingotière, respectivement autour de deux axes parallèles entre eux et orthogonaux à la ligne de coulée et au moins une lame flexible formant ressort, s'étendant suivant un plan sensiblement perpendiculaire à la ligne de coulée et fixée à une extrémité sur le châssis de la lingotière et à l'autre sur un support solidaire du châssis. Mais l'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaltront grâce à la description suivante d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue de face de la partie supérieure d'une installation de coulée continue selon l'invention; La figure 2 est une vue de côté de l'installation; La figure 3 est un schéma hydraulique de commande du vérin d'oscillation. Sur les figures 1 et 2, on a représenté la partie supérieure d'une installation de coulée continue comprenant une lingotière 1 et un dispositif de refroidissement secondaire 2 en forme de corset de guidage et dont 5 au moins la partie supérieure est constituée d'une cage séparée 20. La lingotière 1 constitue un moule sans fond ménageant une cavité de coulée limitée par des parois refroidies 11 portées par un chassis 12. L'ensemble de l'installation qui, étant bien connu, n'a été représenté que schématiquement sur la figure 1, est porté par une charpente de support ou un massif en béton 3 et surmonté par un plancher de coulée 31 audessus duquel dépasse seulement la lingotière 1. Le corset de guidage 2 est supporté par le massif de fondation 3 d'une façon classique permettant notamment sa dilatation. La lingotière 1 et, dans certains cas, la cage supérieure 20 sont, en revanche, portées par un châs20 sis de support 32 fixé à la partie supérieure du massif de fondation 3, au-dessous du niveau du plancher de coulée 31 et sur lequel sont fixés, éventuellement de façon amovible, les moyens de support et guidage de la lingotière. Différents dispositifs peuvent être utili25 sés, de façon connue, pour assurer le support et le guidage de la lingotière.Dans le mode de réalisation classique la lingotière est fixée sur une table supportée par un levier articulé autour d'un axe et relié à un mécanisme d'oscillation. Le levier comporte normalement deux branches 30 articulées sur les deux côtés de la table d'oscillation et est associé à des guidages à glissières ou bien à des bielles dirigées de façon à maintenir l'axe de la cavité de coulée tangent à la ligne de coulée-courbe se prolongeant dans le corset de guidage. Le levier et les bielles de maintien 35 sont articulés sur des paliers portés par des pièces formant chaises de support, posées et fixées sur une plateforme ménagée sur le châssis de support 32. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures, la lingotière reste guidée par: 5 deux paires de bielles 42 et 44 sensiblement parallèles et articulées sur des chaises de support 4 mais, selon une caractéristique essentielle de l'invention,les oscillations sont commandées par au moins un vérin 5 placé au niveau de la lingotière 1 et prennent appui directement sur le châssis 10 12 de celle-ci. De ce fait la table d'oscillation est supprimée et les bielles inférieures 42 ne jouent plus le rôle de levier Par ailleurs, selon une autre caractéristique de l'invention,les chaises de support 4 sont solidai15 res de la cage de support 20 du dispositif de refroidissement secondaire Celle-ci, selon la disposition classique, peut être portée par le châssis de support 32 par l'intermédiaire d'axes 21 s'engageant dans des fourches d'appui 37 ménagées sur le châssis 32 et s'ouvrant vers le 20 haut, un guidage à glissière 22 étant prévu entre le corset de guidage 2 et la cage supérieure 20 pour assurer la continuité de la ligne de coulée. Dans ce cas, les chaises de support 4 ne doivent plus être fixées sur la plateforme 33 du châssis 32 25 qui sert uniquement à en supporter le poids et, surtout, à assurer la connexion des circuits hydrauliques, comme on le verra par la suite Selon une autre caractéristique préférentielle, qui permet de simplifier et d'alléger le mécanisme, 30 au moins les bielles supérieures 44 de maintien de la lingotière sont remplacées par des lames flexibles formant ressort, fixées à plat, à une extrémité sur le châssis 12 de la lingotière et à l'autre extrémité sur la chaise de support 4 correspondante Dans le mode de réalisation représenté, le moyen de commande des oscillations de la lingotière est constitué de deux vérins 5 placés aux deux extrémités longitudinales du châssis 12,symétriquement par rapport à 5 l'axe de coulée xx'. Chaque vérin 5 se compose d'un corps 51 fixé sur le châssis 12 à l'intérieur duquel coulisse un piston relié à une tige 52 reliée à un point d'appui fixe 53 par l'intermédiaire d'une bielle 54 articulée à ses extrémités respectivement sur la tige 52 et sur le point 10 d'appui fixe 53.Deux articulations sont nécessaires pour donner à la lingotière la liberté de mouvement nécessaire mais on pourrait aussi articuler le corps du vérin sur le châssis et la tige directement sur le point d'appui 53. Le point d'appui 53 doit seulement être 15 constitué d'une partie fixe prenant appui,au moins indirectement, sur le bâti de support 3 au niveau de la partie supérieure du dispositif de refroidissement. Dans l'exemple représenté sur les dessins,la partie fixe 53 est montée en console sur la cage supérieure 20 du dispositif de refroi20 dissement secondaire. La partie fixe d'appui 53 pourrait également être ménagée sur le châssis de support 32 ou même sur le plancher de coulée 31 mais la disposition préférentielle représentée sur les dessins présente des avantages pour la 25 manutention de l'ensemble supérieur de l'installation. Les vérins 5 de commande des oscillations de la lingotière sont,de préférence,des vérins à double effet dont les deux chambres sont reliées à des moyens d'alimentation en huile 55 par des flexibles 56 permettant 30 les mouvements d'oscillation de la lingotière. La figure 3 donne, à titre d'exemple, un schéma du système 7 d'alimentation hydraulique des vérins 5. Les deux chambres du vérin sont reliées par les flexibles 56 aux deux sorties d'une servo-valve de débit 70 dont les entrées sont reliées respectivement à des circuits d'alimentation 71 en fluide sous pression et d'évacuation 72. La servovalve de débit 70, qui est par exemple du type à contre-réaction mécanique, est actionnée de façon connue sous l'action d'un signal électrique fourni par un dispositif de commande 73 et peut prendre trois po10 sitions, respectivement une position neutre pour laquelle les circuits sont coupés et deux positions d'alimentation chacune de l'une des chambres 57,58 du vérin 5, l'autre chambre étant alors reliée au circuit d'évacuation. Le circuit d'alimentation 71 est réalisé 15 de façon classique et comprend notamment un accumulateur de pression 74 permettant d'assurer une pression d'alimentation constante et un limiteur de pression 75.Le circuit d'évacuation 72 est également relié à un accumulateur de pression 76 permettant notamment d'assurer le 20 gavage des circuits. On conçoit que le dispositif de commande 73 peut, grâce à des moyens mécaniques ou électriques faciles à concevoir, commander des mouvements rapides de la 25 servo-valve 70 permettant d'alimenter alternativement les deux chambres 57 et 58 du vérin 5.On peut ainsi très facilement modifier en cours de fonctionnement non seulement la fréquence de l'oscillation mais également l'amplitude et la vitesse du mouvement pour choisir le profil des courbes 30 vitesse/déplacement permettant de s'adapter au mieux aux nuances,formats et vitesses de coulée. Par ailleurs, selon les pressions utilisées, les vérins 5 peuvent, soit assurer uniquement l'oscillation de la lingotière, dont le poids est alors supporté essentiellement par les lames flexibles 44, soit 5 servir également de moyen de support de la lingotière, la bielle 42 et la lame 44 servant alors seulement au guidage suivant l'axe de coulée. Bien entendu, l'oscillation pourrait être commandée également par un seul vérin placé alors dans le 10 plan médian de symétrie de la lingotière. On voit que l'utilisation d'un vérin hydraulique pour la commande des oscillations de la lingotière est particulièrement intéressante mais l'avantage essentiel du dispositif réside dans la petite taille du vé15 rin qui lui permet d'être placé au niveau de la lingotière et même directement sur le châssis de celle-ci. Or, pour la coulée de l'acier,on utilise normalement des tubes de coulée destinés à protéger le jet de l'oxydation et qui évitent également les éclaboussures,la lingotière étant placée 20 obligatoirement au-dessus du plancher de coulée,c'est- àdire à un endroit o circule le personnel et/ou la température et les risques de projection d'acier ne sont pas élevés. Ainsi,placés à ce niveau,les vérins de commande des oscillations sont beaucoup mieux protégés que dans 25 l'ancien système o le moteur de commande de l'excentrique était placé au-dessous du plancher, à proximité du corset de guidage, c'est-à-dire dans une zone humide et sale, soumise à de hautes températures. Par ailleurs, étant donné que les moyens 30 de commande d'oscillation sont fixés directement sur le châssis de la lingotière, l'ensemble peut être beaucoup allégé puisque l'on supprime les leviers d'oscillation ainsi que la table d'oscillation, les bielles et lames de guidage étant fixées directement sur le châssis de la lingotière. 35 C'est alors l'ensemble de la lingotière, des moyens de sup- port et de guidage et des moyens de commande d'oscillation qui peut être enlevé en bloc, y compris les chaises de support 4 et la cage supérieure 20 fixée de façon amovible sur le châssis 3. On sait, par ailleurs, que les parois 11 de la lingotière doivent être reliées à des circuits 13 d'alimentation et d'évacuation du fluide de refroidissement et, dans certains cas, à des vérins non représentés de réglage des dimensions de la cavité de coulée qui sont ac10 tionnés par des circuits hydrauliques 14. De préférence, les circuits de refroidissement 13 et de commande hydraulique 14 seront reliés à des circuits fixes non représentés placés sur le chassis 32 par l'intermédiaire de moyens de connexion amovibles 15 ménagés sur la plaque de support 33 15 et assurant les connexions automatiquement à la pose des chaises de support 4, les circuits étant automatiquement fermés lorsque les chaises de support sont retirées. Une disposition analogue peut être adoptée pour les vérins de commande d'oscillation 5 mais, pour sim20 plifier les circuits, ceux-ci peuvent également, comme on l'a représenté sur les figures, être reliés par des flexibles à un système d'alimentation hydraulique 7 placé sur le plancher 31. Bien entendu, l'invention n'est pas limi25 tée au mode de réalisation qui vient d'être décrit en détails, des perfectionnements ou des dispositions équivalentes pouvant être utilisées en restant dans le cadre de protection défini par les revendications. C'est ainsi que les chaises de support 4 30 et la cage supérieure 20 pourraient être fixées séparément, de façon amovible, sur le châssis 32. Dans ce cas, la cage 20 serait, de façon connue, munie de moyens de liaison amovible avec la lingotière pour être retirée et replacée avec celle-ci.Dans des installations simples, d'ailleurs, 35 le corset de guidage pourrait être constitué en un seul bloc. lI D'autre part les parties fixes 53 d'appui des vérins pourraient être ménagées directement sur le plancher de coulée 31. Enfin, la description a été faite en se 5 référant à un mode de réalisation connu dans lequel les moyens de guidage de la lingotière sont constitués par des bielles ou des lames équivalentes qui prennent appui sur le côté extérieur de la ligne de coulée courbe mais l'invention peut s'adapter également aux autres disposi10 tions connues,notamment celles dans lesquelles le guidage de la lingotière est réalisé par des glissières. En particulier, la lingotière pourrait être montée, avec la cage supérieure, dans un châssis amovible muni de glissières de guidage et sur lequel, selon 15 l'invention, serait monté le moyen (5)de commande des oscillations. 2598338. REVENDICATIONS l.Installation de coulée continue de métal comprenant, sur un bâti de support (3)fixe,une lingotière (1) et un dispositif de refroidissement secondaire (2)définissant une ligne de coulée, des moyens (4)de support et de guidage 5 de la lingotière permettant des oscillations de celle-ci parallèlement à son axe et un moyen (5) de commande desdites oscillations, la lingotière (1) étant constituée d'un moule sans fond à parois refroidies ménagé à l'intérieur d'un châssis (12), l'installation étant caractérisée par 10 le fait que le moyen (5) de commande des oscillations de la lingotière (1) est placé au niveau de celle-ci et prend appui, d'un côté, directement sur le châssis (12) de la lingotière et de l'autre, au moins indirectement, sur le bâti fixe (3),au niveau de la partie supérieure (20) du disposi15 tif de refroidissement (2). 2.Installation de coulée continue selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le moyen (5) de commande des oscillations constitue, avec la lingotière (1) et ses-moyens (4) de support et de guidage, un ensemble démon20 table en bloc, susceptible d'être fixé de façon amovible sur la partie supérieure (32) du bâti fixe (3). 3.Installation de coulée continue selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le moyen (5) de commande des oscillations constitue également 25 le moyen de support de la lingotière (1). 4. Installation de coulée continue selon l'une des revendications 1, 2, 3, carctérisée par le fait que le moyen (5)de commande des oscillations de la lingotière est constitué d'au moins un vérin hydraulique (5) comprenant 30 deux éléments,respectivement un corps et un piston dont l'un est monté directement sur le chassis (12) de la lingotière (1) et l'autre est reliée par l'intermédiaire d'au moins une liaison articulée, à une partie fixe (53) prenant appui sur le bâti de support, ledit vérin (5) étant relié à 35 un système (7) de commande de poussées alternatives dans les deux directions d'oscillation. 5.Installation de coulée continue selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le corps de chaque vérin (5)est fixé sur le châssis (12) de la lingotière (1) et que la tige du piston est reliée à la partie fixe (53) 5 par l'intermédiaire d'une bielle (54) articulée à ses deux extrémités 6.Installation de coulée continue selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le vérin hydraulique (5) est à double effet et est relié à un système (7) d'ali10 mentation alternative des deux chambres ménagées par le piston. 7.Installation de coulée continue selon l'une des revendications 1 et 4,caractérisée par le fait que le moyen (5) de commande des oscillations prend appui sur la partie 15 supérieure du dispositif de refroidissement secondaire constituée d'un élément séparé (20) prenant appui individuellement sur le bâti fixe. 8.Installation de coulée continue selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que 20 les moyens de support et de guidage de la lingotière sont montés sur au moins une pièce de support (40)prenant appui de façon amovible sur le bâti fixe (3). 9.Installation de coulée continue selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le moyen de guidage 25 de la lingotière comprend au moins une bielle (42) articulée à une extrémité sur la pièce de support (40) et à l'autre extrémité sur le châssis (12) de la lingotière (1) respectivement autour de deux axes parallèles entre eux et orthogonaux à la ligne de coulée. 10.Installation de coulée continue selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le moyen de guidage de la lingotière comprend au moins une lame flexible (44) formant ressort, s'étendant suivant un plan sensiblement perpendiculaire à la ligne de coulée et fixée à une 35 extrémité sur le châssis (12) de la lingotière (1) et à l'autre sur la pièce de support (40). 1 '. ll.Installation de coulée continu selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la partie supérieure du dispositif de refroidissement secondaire est constituée d'un élément séparé (20) solidaire de la pièce de support 5 (40) des moyens de guidage et prenant appui de façon amovible sur le bâti fixe (3). 12.Installation de coulée continue selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'ensemble de la lingotière (1), de ses moyens (4) de sup10 port et de guidage et le moyen (5) de commande d'oscillations est monté sur un châssis de support (32) ménagé à la partie supérieure du bâti fixe (3). 13.Installation de coulée continue selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la 15 lingotière est reliée à des conduites (13,14) d'alimentation et d'évacuation d'un fluide de refroidissement munies de moyens(15)de connexion amovibles avec des circuits fixes correspondants montés sur le bâti fixe (3). 14.Installation de coulée continue selon la reven20 dication 4, caractérisée par le fait que le vérin (5) de commande des oscillations de la lingotière est alimenté par un circuit hydraulique (7) comprenant des moyens de réglage de la vitesse, l'amplitude et la fréquence des oscillations permettant de s'adapter aux nuances, formats et vitesses de 25 coulée