Brevet FR2669568A1 — publié le 19920529

i La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'usinage par flamme de chalumeau pour écriquer par oxycoupage une crique longitudinale d'une brame dans une installation sidérurgique. On sait que dans les installations sidérurgiques, les brames sortent de la coulée conti- nue avec, parfois, des défauts de surface, des fissures appelées criques, qu'il convient d'éliminer afin de permettre un bon laminage ultérieur. En effet, les parois des criques sont du métal oxydé Or, toute présence d'oxyde dans le métal est très néfaste lors de l'opération suivante de laminage, et ne manquerait pas de provoquer des défauts dans le produit fini. Ces criques sont éliminées par une opération d'écriquage, c'est-à-dire d' usinage de surface par flamme de chalumeau, opération habituelle- ment appelée "chalumage" de surface, le chalumeau étant disposé au-dessus de la brame avec une inclinai- son appropriée et à hauteur convenable. Pendant cette opération, toute trace d'oxyde interne débouchant, empêchant les deux lèvres des criques de se ressouder par forgeage au cours du laminage, est éliminée. L'opération consiste à enlever du métal au droit de la crique jusqu'à dépasser le fond de la crique et arriver à du métal sain, non oxydé Une telle opération d'écriquage débute par exemple par chauffage ponctuel du métal de la brame par la flamme du chalumeau, associé à une amorce constituée d'un jet de poudre de fer, ou d'une électrode de fer qui entame une réaction chimique de surface avec l'oxygène de coupe du chalumeau, semblable à la réaction d'oxycou- page La réaction étant exothermique, il suffit de déplacer la buse du chalumeau avec un faible apport calorique le long dé la crique, pour que ladite réac- tion se propage. L'inconvénient de ce procédé réside dans le fait qu'il engendre de chaque côté de l'empla- cement de la crique éliminée, la formation d'une bavure que l'on ne peut pas enlever par un procédé thermique d'une façon simple, car si on adopte des chalumeaux auxiliaires, il y a création de nouvelles bavures. Pratiquement, cette bavure est éliminée manuellement par un opérateur, au moyen d'une meule Mais pour que celui-ci puisse intervenir, il est nécessaire que la température de la brame ait au préalable suffisamment baissé Il est alors trop tard, après enlèvement de la bavure, pour réinsérer la brame dans le lot. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en agissant non pas après la formation de la bavure d'oxycoupage, mais avant, afin d'empêcher sa génération. Suivant le procédé visé par l'inven- tion, on dirige sur la brame une lame d'eau inclinée d'angles déterminés sur la verticale et sur le plan vertical axial de la crique, de telle sorte que cette lame vienne frapper la brame dans le bain d'oxycoupa- ge. Ainsi le procédé selon l'invention permet de granuler l'éjection de métal due à l'usinage par la flamme du chalumeau ("Chalumage") au ras du bain d'oxycoupage, quand le métal-est encore en phase liquide avant de devenir une bavure solide, et ce au moyen de la lame d'eau précitée Cette dernière est injectée à haute pression, c'est-à-dire d'au minimum bars environ. Suivant une particularité de l'in- vention, la lame d'eau passe au-dessus du flux gazeux du chalumeau sans le couper Le flux gazeux n'est donc pas perturbé, et la lame d'eau frappe la brame juste au ras du bain d'oxycoupage, au point de formation du pied de la bavure Ainsi le métal oxydé est éjecté par l'impact de la lame d'eau loin au-delà du bain d'oxy- coupage et de la bramer et ne peut donc donner nais- sance à une bavure indésirable. Le dispositif également visé par l'invention comprend une buse de projection d'une lame d'eau à haute pression, inclinée sur la verticale et sur le plan vertical axial de la crique, et associée au chalumeau de telle sorte que la lame d'eau vienne frapper la brame dans le bain d'oxycoupage. Suivant une caractéristique de l'in- vention, la buse est inclinée sur la verticale d'un angle compris entre 45 degrés et 75 degrés environ, notamment 60 degrés. Suivant une particularité de l'in- vention, le dispositif comprend une pompe à haute pression, reliée à la buse, laquelle est pourvue de moyens de dispersion latérale de l'eau. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront 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 perspec- tive, avec arrachements, d'une forme de réalisation du dispositif d'écriquage visé par l'invention. La figure 2 est une vue en perspec- tive partielle du dispositif de la figure 1 sous un autre angle, montrant notamment la disposition de la buse et de la lame d'eau par rapport au chalumeau. La figure 3 est une vue en élévation latérale du dispositif suivant la flèche K de la figure 2. La figure 4 est une vue de dessus en plan de la zone de la crique, montrant l'inclinaison sur le plan vertical axial de celle-ci, des projec- tions sur un plan horizontal des axes de la buse et du chalumeau. Le dispositif représenté au dessin est destiné à l'usinage par la flamme 1 d'un chalumeau 2 d'une brame 3, pour éliminer par oxycoupage une crique longitudinale 4 formée dans la brame Le chalu- meau 2, de type connu en soi, est suspendu à un sup- port 5 et articulé sur celui-ci de manière à pouvoir à la fois pivoter autour d'un axe vertical et basculer autour d'un axe horizontal, pour prendre la position désirée au-dessus de la brame 3 Ce chalumeau 2 a son axe XX incliné sur la verticale d'un angle approprié A, compris entre environ 45 et 75 degrés, de préfé- rence 60 degrés environ, cette inclinaison A étant dans le sens du déplacement du chalumeau 2 le long de la crique 4. L'axe XX du chalumeau 2, et plus précisément sa projection X'X' sur un plan horizontal (figure 4), est inclinée d'un angle A' sur le plan vertical axial P de la crique 4 L'angle A' est compris entre environ degrés et 45 degrés, de préférence 30 degrés. Le dispositif comprend également une buse 6 de projection d'une lame d'eau 7 sur-le bain 8 d'oxycoupage généré par la flamme 1 Cette buse 6 est alimentée par une pompe à haute pression 8 accrochée au support 5, et capable d'alimenter la buse 6 à une pression au minimum 200 bars La buse 6 et le chalu- meau 2 sont montés sur une même pièce 9 articulée sur le support 5 de manière pivotante et basculante, et sont donc mécaniquement solidaires l'un de l'autre. La buse 6 a un axe YY, incliné sur la verticale d'un angle B compris entre 45 et 75 degrés environ, notamment 60 degrés D'autre part, la buse 6 ou plus précisément la projection Y'Y' de son axe YY sur un plan horizontal (figure 4) est inclinée sur le plan axial vertical P de la crique 4 d'un angle B', compris entre environ 15 et 45 degrés, notamment degrés La buse 6 est convenablement placée au- dessus du nez du chalumeau 2, ses angles d'inclinaison B et B' étant du même côté que ceux du chalumeau. La buse 6 peut être une buse combinée, ayant un diamètre d'éjection par exemple de 0,2 millimètre, et des moyens fait pour disperser latéralement l'eau, par exemple des méplats, réalisés de manière connue en soi et non représentés La pompe 8 est de type connu, par exemple une pompe utilisée pour le nettoyage haute pression. Le dispositif peut être piloté par un automate gérant les fonctions de la machine d'usi- nage par flamme de chalumeau (chalumage), le dépla- cement du couple chalumeau 2 buse 6 le long de la crique 4 et la pompe 8 Les temporisations programma- bles permettent de ne commencer l'ébavurage qu'après l'obtention d'un bain 8 d'oxycoupage stable. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention au moyen du dispositif d'usinage qui vient d'être décrit, est la suivante. Comme déjà indiqué, l'invention a pour but d'empêcher la génération de la bavure d'usi- nage par flamme de chalumeau, en granulant l'éjection de métal issue de la passe de "chalumage" avant sa solidification, quand elle est encore en phase liqui- de Cette granulation se fait par décohésion, du fait d'un refroidissement brutal au moyen de la lame d'eau 7 passant au-dessus du- flux gazeux i du chalumeau 2, frappant la brame 3 juste au ras du bain 8 d'oxycou- page, au point de formation du pied de la bavure. Lorsqu'on chauffe le métal au niveau de la crique 4, au moyen du chalumeau 2 associé à une amorce, le métal se liquéfie au droit du chalumeau, au niveau du point d'impact de la flamme, et forme le bain 8 d'oxycoupage, dont la forme est sensiblement ovale (figure 2) La lame d'eau 7 est projetée au ras du flux gazeux 1 venant attaquer la brame 3 au bord du bain 8, refroidissant ainsi brutalement l'éjection Le refroissement brutal de l'éjection d'oxycoupage entraîne une projection de métal oxydé beaucoup plus importante que celle obtenue jusqu'à présent en l'absence d'une buse 6 de projection d'une lame d'eau haute pression,ce qui empêche la génération de la bavure. De préférence l'inclinaison B' de la lame d'eau 7 et de l'axe YY sur le plan axial P de la crique 4, est identique à l'inclinaison A'de la pro- jection X'X'de l'axe XX du chalumeau 2. L'énergie issue de la lame d'eau 7 à haute pression refroidit rapidement la crasse éjectée par le chalumeau 2, ce qui entraîne un retrait rapide et, comme l'opération est exécutée en phase liquide avant solidification de la bavure, une granulation de celle-ci Il est important que le jet 7 ne soit pas trop abondant, car un excès d'eau entraînerait une extinction du bain 8 d'oxycoupage A titre d'exemple numérique indicatif, le débit de la pompe 8 et de la buse 6 peut être de l'ordre d'au maximum 100 litres/ heure environ. De même, il est important que la lame d'eau 7 ne coupe pas la flamme 1, ce qui entra;- nerait une extinction immédiate du bain d'oxycoupage 8 (Par contre le chalumeau 2, possédant son carburant et son comburant propres, est capable de maintenir sa flamme immergée). Le procédé et le dispositif selon l'invention sont applicables à une machine de sondage et d'écriquage automatique. Selon la technique antérieure, après la passe ou la série de passes successives réalisées de manière automatique, il fallait éliminer par brûla- ge la bavure formée, en pilotant manuellement la machine Cette opération particulièrement fastidieuse entraînait un temps d'utilisation de la machine plus que doublé. Avec le procédé selon l'invention, la bavure ne se forme plus, de sorte que ce temps d'utilisation peut être réduit de moitié Outre ce gain de temps sur la machine, le temps d'immobilisa- tion de la brame 3 est également réduit, ce qui constitue un avantage très important En effet, le fait de pouvoir remettre une brame affectée par un défaut dans le lot o elle avait été coulée, permet de l'introduire dans le four à brames en même temps que les autres du même lot. Outre l'application spécifique citée ci-dessus, le procédé et le dispositif selon l'inven- tion peuvent être mis en oeuvre dans d'autre appli- cations, par exemple toute application d'usinage de surface par flamme de chalumeau autre que celle réalisée pour réparer les criques dans une installa- tion sidérurgique, ou encore pour toute bavure générée dans une découpe par un chalumeau oxycoupeur, dans la mesure ou il est possible d'accéder à la zone d'éjec- tion des scories. REVEND'ICATIONS 1 Procédé d'usinage par flamme ( 1) de chalumeau ( 2) pour éliminer par oxycoupage une crique longitudinale ( 4) d'une brame ( 3) dans une ins- tallation sidérurgique, dans lequel on utilise un chalumeau ( 2) incliné à la fois sur la verticale et sur un plan vertical axial (P) de la crique pour réaliser un bain ( 8) d'oxycoupage, caractérisé en ce qu'on dirige sur la brame une lame d'eau ( 7) inclinée d'angles déterminés sur la verticale (B) et sur ledit plan vertical axial (B'), de telle sorte que cette lame vienne frapper la brame dans le bain d'oxycou- page. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame d'eau ( 7) passe au-dessus du flux gazeux ( 1) du chalumeau ( 2) sans le couper. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la lame d'eau ( 7) forme un jet plat dont la pression est au minimum de 200 bars environ. 4 Procédé selon l'une des revendi- cations là 3, caractérisé en ce que la lame d'eau ( 7) est inclinée sur la verticale d'un angle (B) compris entre 45 degrés et 75 degrés environ, et notamment de degrés. Dispositif par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, com- prenant un chalumeau ( 2) d'oxycoupage et disposé au- dessus de la brame ( 3) avec une inclinaison (B) appro- priée sur la verticale, caractérisé en ce qu'il com- prend une buse ( 6) de projection d'une lame d'eau ( 7) à haute pression inclinée sur la verticale et sur le plan vertical axial (P) de la crique ( 4), et associée au chalumeau ( 2) de telle sorte que la lame d'eau vienne frapper la brame dans le bain ( 8) d'oxycoupage. 6 Dispositif selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que la buse ( 6) est inclinée sur la verticale d'un angle (B) compris entre 45 et 75 degrés environ, notamment 60 degrés. 7 Dispositif selon l'une des re- vendications 5 et 6, caractérisé en ce que le chalu- meau ( 2) et la buse ( 6) sont inclinés, par rapport au plan vertical axial (P) passant par l'axe de la crique ( 4), d'un angle (A',B') compris entre 15 degrés et 45 degrés, notamment 30 degrés. 8 Dispositif selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe ( 8) à haute pression reliée à la buse ( 6), laquelle est pourvue de moyens de dispersion latérale de l'eau.