Brevet FR2642685A1 — publié le 19900810

i La présente invention a pour objet un procédé de coulée sous pression de produits plats métalliques tels que des brames, à partir d'une poche de métal liquide. De manière connue en soi, le métal liquide contenu dans cette poche est coulé, par pression d'air comprimé, dans un moule comportant deux parois latérales munies de blocs de graphite ainsi que des entretoises délimitant une cavité de réception du métal liquide, et deux demi- coquilles ouvertes vers le haut et vers le bas, complémentaires et placées au- dessus d'une cheminée. Cette dernière est délimitée par une entretoise avant, c'est-à-dire située du côté par o pénètre le métal liquide dans le moule, et par une extrémité d'une entretoise supérieure, et forme un accès pour le métal liquide à l'intérieur du volume creux des demi-coquilles pour y constituer une masse- lotte de métal liquide. - La masselotte joue, dans la coulée sous pression, un rôle important, en ce sens qu'elle participe en grande partie au résultat, c'est-à-dire à la qualité de la brame. Cette masselotte a essentiel- lement pour fonction de constituer un réservoir d'acier liquide qui réalimente la brame pendant son retrait- et son refroidissement entre les blocs de graphite et les entretoises. La masselotte forme une masse d'acier suffisante pour contenir, après la fin de la coulée et la solidification du bain, la retassure quasi-inévitable dans les coulées. en moules, afin que celle-ci n'affecte pas le produit final. Une autre fonction de-la masselotte eàt de laisser libre la contraction de la brame pendant le refroidissement, afin d'éviter les criques qui ne manquent pas de se produire en cas de blocage trop rigide. A cet effet, le moule de la masselotte est constitué des deux demi-coquilles précitées, généra- lement en fonte, qui viennent se plaquer d'une part sur l'entretoise avant et d'autre part sur l'entre- toise supérieure, sous l'action d'organes élastiques de serrage placés de chaque côté des demi-coquilles. L'effort d'application des demi-coquilles sur les entretoises doit être largement supérieur à la force ferro-statique, afin de garantir l'étanchéité au métal liquide. Cependant, cet effort, indispensable pour lutter contre les infiltrations d'acier qui se produiraient en cas de mauvais serrage, constitue une opposition au libre retrait de l'acier liquide de la masselotte par la base de la cheminée, vers la brame proprement dite, et cette opposition est néfaste pour la qualité de la brame obtenue. En effet, l'effort de serrage exercé par les organes élastiques sur les demi-coquilles gêne le retrait de la brame à travers la base de la cheminée vers la cavité comprise entre les blocs de graphite. Ainsi, si l'effort de serrage des demi-coquilles est supérieur à l'effort dont est capable la peau du métal liquide en cours de solidification, il se produit inévitablement des criques importantes à la transition entre la brame proprement dite et la masselotte. L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de mise en oeuvre de celui-ci, éliminant les inconvénients ci-dessus. Suivant l'invention, le procédé de coulée sous pression est caractérisé en ce que durant la coulée du métal liquide dans les demi-coquilles et le début de sa solidification, on maintient un effort'de serrage élevé des demi-coquilles, puis dès que la peau superficielle de la masselotte est suffisamment solidifiée, on diminue l'effort de serrage afin de supprimer toute résistance à la contraction du produit plat. Dans ces conditions, les parois des demi- coquilles offrent au retrait de la brame une résistance moindre après diminution de l'effort de serrage. Ainsi on n'observe pratiquement plus de crique notable à la transition brame-masselotte. Selon l'invention, le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé comprend, de chaque côté des demi-coquilles, des moyens pour diminuer sensiblement l'effort de serrage des organes élastiques après la coulée et au début de la solidification du métal liquide. Suivant un mode de réalisation du disposi- tif, les moyens précités comprennent, pour chaque demi-coquille, un vérin articulé sur celle-ci et porté par une partie fixe du moule, de manière à pouvoir exercer sur la demi-coquille associée un effort de traction transversal, opposé à l'effort de serrage des organes élastiques. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en coupe longitudi- nale suivant un plan médian vertical et en élévation partielle d'un moule de coulée sous pression de produits plats métalliques, pouvant être muni d'une coquille non représentée de formation de la masselotte de la brame. La figure 2 est une vue en perspective partielle du moule de la Fig.1. La figure 3 est une vue en élévation, dans un plan perpendiculaire au plan médian vertical longitudinal de la Fig.1, d'une des demi-coquilles pouvant équiper le moule de la Fig.1 et pourvue d'un dispositif de serrage conforme à l'invention. La figure 4 est une vue mi-coupe mi- élévation analogue à la Fig:3 de la seconde demi- coquille complémentaire de celle de la Fig.3. La figure 5 est un diagramme représentant l'effort de serrage des demicoquilles l'une sur l'autre par l'un des organes élastiques de serrage, en fonction de la flèche des organes élastiques. L'installation de coulée sous pression à laquelle a trait l'invention, comprend (Fig.1 et 2) une poche 1 de métal liquide 2 disposée dans une cuve 4 supportée par un chariot 10, ainsi qu'un moule 5 reposant sur un châssis 6 lui-même supporté par des colonnes 7 et par un vérin hydraulique 8. La cuve 4 est munie d'un couvercle étanche 9 traversé par un tube réfractaire 11 dont l'extrémité inférieure plonge dans le métal liquide 2. L'extrémité supérieure du tube 11 traverse le couvercle 9 au niveau d'un dispositif connu en soi, permettant d'assurer une jonction étanche entre une ouverture 12 de remplissage du moule 5 et le tube 11. Un appareil- lage 70 permet d'envoyer à l'intérieur de la poche 1 de l'air comprimé sous pression convenable, qui chasse le métal liquide 2 dans le tube 11 pour le faire pénétrer à l'intérieur du moule 5, afin de couler dans celui-ci le produit plat métallique désiré. Sur la Fig.1 l'ensemble constitué par le moule 5 et son châssis 6 de support est représenté horizontal. Le vérin 8 permet de faire basculer le châssis 6 et le moule 5 sur les colonnes 7 autour d'un axe horizontal 40 transversal au plan de la figure, et constituant l'articulation de cet ensemble sur les colonnes 7. Ce basculement permet d'incliner légè- rement le moule 5 pour l'amener dans sa position permettant la coulée du métal liquide 2, de façon connue en soi. Le moule 5 comprend deux parois latérales parallèles 25 constituées chacune d'un support 30 et d'un bloc de graphite 31 partiellement logé dans le support 30 formant châssis porte-graphite. Le châssis-support 30 a, dans l'exemple représenté, une section en forme de C ou de U, dont les branches supérieure et inférieure enferment entre elles partiellement le bloc 31 correspondant. Les blocs 31 sont perçés de canaux 33 (Fig.2) permettant de recevoir des systèmes de refroidissement des blocs 31 par aspersion d'eau. Le moule 5 comporte également, disposées entre les faces internes 32 -en vis-à-vis des deux blocs 31, quatre entretoises (20,21,22,23) interposées entre les blocs 31 qui sont maintenus serrés sur ces entretoises durant la coulée du métal liquide par des moyens non représentés (vérins et dispositifs élastiques disposés latéralement aux parois 25) pour empêcher toute fuite de métal liquide à l'extérieur des entretoises pendant la coulée. Ces moyens de serrage des -parois 25 sur les entretoises, et de déplacement transversal de celles-ci, sont décrits dans une demande de brevet déposée le méme jour que la présente de demande par les Demanderesses et intitulée "Moule de coulée de produits plats métalliques tels que des brames". La description de ces moyens de serrage ainsi que -d'autres parties constitutives de l'installation de coulée de la Fig.1 est faite en détail dans cette demande de brevet et ne concerne pas la présente invention. Seuls sont donc décrits ici les éléments de l'installation utiles pour la compréhension de l'invention. Le moule 5 comprend les entretoises suivantes: - Une entretoise inférieure longitudinale 21, s'étendant sensiblement sur toute la longueur des parois 25, et prenant appui sur la partie centrale du châssis 6. - Une entretoise antérieure 22, sensiblement verticale quand le moule 5 est placé en position hori- zontale (Fig.1) et dont l'extrémité inférieure délimite avec l'extrémité adjacente de l'entretoise inférieure 21 l'orifice 12 d'entrée du métal liquide dans la cavité constitutive du moule 5 entre les blocs 31. - Une entretoise arrière 23 perpendiculaire à l'entretoise inférieure 21, sur laquelle elle peut être déplacée de manière coulissante par un dispositif d'entraînement 17 supporté par le châssis 6. - Une entretoise supérieure 20, située légè- rement au-dessous de l'arête supérieure des blocs 31, parallèlement à l'entretoise 21. L'entretoise supé- rieure 20 est disposée au-dessus de l'entretoise inférieure 21 à une hauteur égale à celle de l'entre- toise arrière 23, et qui correspond à la largeur du produit plat à couler. Les entretoises 20 à 23 ont toutes la même épaisseur, qui détermine l'épaisseur du produit plat. La position de l'entretoise arrière 23 dans la direction longitudinale, réglée par le dispositif 17, détermine la longueur du produit plat à couler. L'entretoise supérieure 20 est portée par un dispositif de suspension 27 lui-même supporté par une poutre longitudinale non visible aux dessins. Ce dispositif de suspension 27 est décrit en détail dans une demande de brevet déposée le même jour que la présente demande par les Demanderesses et intitulée "Dispositif de support et de réglage de la position d'une entretoise supérieure d'un moule de coulée sous pression". Cette description ne présente pas d'intérêt pour la présente invention. On indiquera donc simple- ment que le dispositif de suspension 27 comporte plusieurs leviers 51 montés pivotants autour d'axes portés par la poutre précitée, et que chaque levier 51 porte à son extrémité un vérin à vis 61, l'entretoise supérieure 20 étant suspendue aux vis des vérins 61. On décrira maintenant plus particulièrement la partie de l'installation de coulée sous pression des Fig.1 et 2 visée par l'invention. - L'entretoise supérieure 20 comporte, en regard de l'extrémité supérieure de l'entretoise antérieure 22, une partie terminale 20b coudée à angle droit vers le haut. Cette partie coudée 20b s'étend verticalement vers le haut sur une certaine hauteur, ainsi que l'extrémité supérieure de l'entretoise 22, avec laquelle elle délimite un chenal ascendant 15 dans lequel le métal coulé peut pénétrer en fin de remplissage du moule 5. Ce chenal 15 met en commu- nication le volume intérieur du moule 5 avec une coquille représentée aux Fig.3 et 4, formée par deux demi-coquilles complémentaires 41 et 42, ouvertes vers le haut et vers le bas, et délimitant entre elles à leur base une ouverture d'introduction du -métal liquide. Chaque demi-coquille 41, 42 repose sur l'extrémité d'un bloc de graphite 31. Cette coquille 41, 42 peut être partiellement remplie en fin de coulée par une masselotte 60 de métal liquide, dans laquelle après solidification de la brame, peut se produire une retassure. Les deux demi-coquilles 41 et 42 sont maintenues appliquées contre la partie terminale supérieure 20b de l'entretoise 20 ainsi que contre l'extrémité supérieure de l'entretoise antérieure 22, de manière étanche au métal liquide, par des organes élastiques de serrage. Ces derniers sont, dans l'exemple décrit, au nombre de deux 43 et 44 associés chacun à une demi-coquille correspondante 41, 42. Chaque paire d'organes de serrage 43, 44 est logée dans un carter 45 porté par le support 30 de la paroi latérale correspondante 25. Chaque organe de serrage 43, 44 comporte un ressort hélicoidal 46 placé coaxia- lement autour d'une tige 47 disposée dans un cylindre 48 solidaire du carter 45 lui-même fixé au support 30. Chaque tige 47 traverse le fond du cylindre 48 corres- pondant, au travers duquel elle peut coulisser dans une direction perpendiculaire au plan médian longitu- dinal vertical de la coquille 41, 42 et du moule 5. Chaque ressort 46 prend appui sur le fond fixe du cylindre 48, dans lequel il est maintenu en place autour de la tige 47, tandis que son extrémité opposée prend appui sur une oreille latérale 49 de la demi- coquille associée 42 ou 41, sur laquelle est ainsi exercée une force de serrage transversale contre les entretoises 20 et 22, après tarage convenable des ressorts 46. Les bases 41a, 42a des demi-coquilles 41 et 42 reposent avec un léger jeu latéral sur des garni- tures 71 fixées sur les blocs 31, afin de permettre un léger écartement transversal des demi-coquilles 41, 42. A chaque demi-coquille 41 et 42 est associé un vérin 52 (hydraulique ou pneumatique), monté de manière que sa tige 53 puisse exercer sur la demi- coquille correspondante 41, 42 un effort transversal dans une direction parallèle à celle des efforts exercés par les organes élastiques 43 et 44. Chaque tige 53 est donc articulée sur la demi-coquille associée 41, 42, tandis que le corps du vérin 52 est porté par une partie fixe du moule 5, par exemple comme représenté le support correspondant 30 d'une paroi latérale 25. Chaque corps de vérin 52 est ici articulé sur un flasque 54 fixé à la partie supérieure du support 30, le vérin étant disposé dans une direc- tion sensiblement horizontale, perpendiculaire au plan médian longitudinal vertical du moule 5 et de la coquille 41, 42, etde préférence à une hauteur telle qu'il est interposé entre les organes de serrage 43 et 44. Un vérin 55 monté sur l'un des carters 45 (Fig.4) permet de manoeuvrer un bac 56 qui contient une poudre de couverture du bain d'acier 60. Une potence 57 porte à son extrémité une tige verticale 58 qui plonge dans la coquille 41, 42. La mise en contact de son extrémité inférieure avec le bain 60 correspond à la fin de la coulée dans le moule et déclenche un contact électrique, de façon connue. Le fonctionnement du dispositif de serrage des demicoquilles 41, 42 qui vient d'être décrit est le suivant, conformément au procédé visé par l'in- vention. Durant la coulée du métal liquide 2 dans les demi-coquilles 41, 42 e.t le début de sa solidifica- tion, on maintient un effort de serrage élevé des - 2642685 demi-coquilles 41, 42 par les organes élastiques 43, 44 tandis que les deux vérins 52 sont totalement "relaxés", et n'exercent donc aucun effort de leur côté sur les demi-coquilles 41 et 42. Dès que la peau superficielle de la masse- lotte d'acier liquide contenue dans la coquille 41, 42 est suffisamment solidifiée, on diminue légèrement l'effort de serrage des organes élastiques 43 et 44, en déclenchant les vérins 52 de telle sorte qu'ils exercent sur les demi- coquilles associées 41, 42 des efforts de traction opposés aux efforts de serrage des dispositifs 43, 44. Ces efforts sont donc diminués d'autant. L'effort des vérins 52 est réglé à une valeur voisine de la relaxation des ressorts 46 pendant la solidification du métal liquide. Cet effort de relaxation correspond à l'effort des ressorts 46 légèrement minoré. Ainsi, tandis que durant la coulée dans le moule 5 un serrage maximum des demi- coquilles 41, 42 contre les entretoises 20, 22 garantit l'étan- chéité, la légère diminution de l'effort transversal de serrage après le début de la solidification permet de maintenir l'étanchéité nécessaire. L'effort exercé par les vérins 52 est donc réglé de manière à per- mettre en fait un support statique ferme de la couche superficielle solidifiée de la masselotte 60, tout en supprimant pratiquement les efforts de retrait de la brame, ce qui garantit la non apparition de criques à la transition brame-masselotte. Le diagramme de la Fig.5 montre, à titre d'exemple indicatif non limitatif, la force de serrage - F en daN des demi-coquilles 41, 42 en fonction de la flèche, en millimètres des organes de serrage 46. Cette valeur correspond à l'effort total des organes élastiques 43 et 44. La valeur F1 est l'effort total de serrage des organes élastiques 43 et 44, et la valeur F1-F2, est l'effort effectivement appliqué aux demicoquilles 41, 42 après déclenchement des vérins 52. Le procédé et les moyens de sa mise en oeuvre prévus par l'invention permettent d'éviter les réglages longs, délicats et peu fidèles, qui seraient nécessaires en fonction des différents formats de brames et des différentes hauteurs de masselottes nécessaires dans les Différents cas. La hauteur de la masselotte varie essentiellement en fonction du volume d'acier coulé, de l'isolation de la coquille de masselotte, et le cas échéant de la nuance d'acier coulé. Grace à l'invention, il est donc possible de supprimer tout réglage autre qu'un réglage initial simple, effectué selon le cas le plus extrême lors de la mise en oeuvre du moule 5. La relaxation des organes élastiques de serrage 43 et 44 par les vérins 52 est indépendante des différentes configurations possibles pour la masselotte. L'invention est susceptible de recevoir différentes variantes d'exécutions. Ainsi notamment, les organes élastiques 43 et 44 peuvent être remplacés par des empilements de rondelles élastiques, assurant comme les dispositifs représentés à la Fig.3, un serrage mécanique positif en toute-sécurité pendant la coulée. Le cas échéant, un seul organe de serrage 43 ou 44 pourrait être disposé de chaque côté de la coquille. REVENDICATIONS 1. Procédé de coulée sous pression de produits plats métalliques tels que des brames à partir d'une poche de métal liquide (1) dans un moule (5) comportant deux parois latérales (25) munies de blocs de graphite (31), ainsi que des entretoises (20 à 23) délimitant une cavité de réception du métal liquide (2) et deux demi-coquilles (41, 42) ouvertes vers le haut et vers le bas, serrées l'une contre l'autre au-dessus d'une cheminée (15) délimitée par une entretoise avant (22) et une extrémité (20b) d'une entretoise supérieure (20) et formant un accès pour le métal liquide à l'intérieur du volume creux des demi- coquilles (41, 42) pour y constituer une masselotte (60) de métal liquide, caractérisé en ce que durant la coulée du métal liquide dans les demicoquilles (41, 42) et le début de sa solidification, on maintient un effort de serrage élevé des demi-coquilles, puis dès qu'une peau superficielle de la masselotte (60) est suffisamment solidifiée, on diminue l'effort de serra- ge afin de supprimer toute résistance à la contraction du produit plat. 2. Dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant deux demi-coquilles d'un moule de coulée sous pression, le volume intérieur aux demi-coquilles (41, 42) étant prévu pour recevoir du métal liquide (2) constituant une masselotte terminale (60) du produit plat métal- lique coulé, au moins un organe élastique de serrage (43, 44) des demicoquilles placé de chaque côté de celles-ci, caractérisé en ce qu'il comprend, de chaque côté des demi-coquilles (41, 42), des moyens pour diminuer l'effort de serrage des organes élastiques après la coulée et au début de la solidification du métal liquide (8). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens précités comprennent, pour chaque demi-coquille (41,42), un vérin (52) articulé sur celle-ci et porté par une partie fixe (30) du moule (5) de manière à pouvoir exercer sur la demi-coquille associée un effort de traction, opposé à l'effort de serrage des organes élastiques (43,44). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vérins (52) et les organes élastiques (43, 44) de serrage sont supportés par des châssis (30) portant les blocs de graphite (31) et formant avec ceux-ci les parois latérales (25) du moule (5).