Brevet FR2677761A1 — publié le 19921218

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de mesure des efforts appli- qués sur les rouleaux de coulée continue. Les installations de coulée continue de produits, tels que des brames, comportent généralement un moule courbe L'acier se solidifie le long d'un arc circulaire et il est nécessaire de redresser la brame pour obtenir sur un train horizontal de rouleaux, un produit rectiligne dressé, qui est ensuite découpé à des longueurs désirées, sur une table d'évacuation. Pour guider le produit, soutenir la peau du produit et appliquer les efforts de décintrage, les installations de coulée continue de brames utilisent des nappes de rouleaux disposées en vis à vis qui sont en général regroupées en éléments dits segments ou cages qui contiennent chacun deux nappes opposées constituant chacun une partie du guidage globale de l'installation. Chacun des segments comporte ainsi de dix à douze rouleaux en moyenne. La structure de chacun des segments, bien qu'apparemment semblable de la tête de l'installation à sa sortie, varie cependant selon la position et le rôle du segment tout au long du guidage. On peut ainsi établir une succession de zones comportant un segment situé sous la lingotière qui assure le supportage du produit au début de sa solidification, une succession de segments constituant chacun une partie de l'arc circulaire de l'ensemble dit du "refroidissement secondaire" et des segments d'extraction et de décintrage dans lesquels s'exercent les efforts de dressage du produit. Dans la zone d'extraction et éventuellement dans la zone de refroidissement secondaire, sont par- fois insérés des segments particuliers dits de "réduc- tion douce" comportant des rouleaux de diamètre réduit et de pas plus court que ceux des autres segments. Cette réduction douce est en particulier nécessaire pour améliorer par un léger laminage la compacité et l'homogénéité interne des brames. Quel que soit la fonction du segment, la nature du rouleau qui l'équipe est fondamentale pour ce qui est de contenir le gonflement possible de la brame qui crée lorsqu'il se produit, des défauts in- ternes rédhibitoires En plus du confinement de la brame, la fonction de réduction douce est devenue fondamentale pour la santé interne du produit. Ainsi, la connaissance permanente de l'état de l'installation est un facteur nécessaire à l'obten- tion de la qualité du produit aussi bien qu'à la mal- trise de la disponibilité de cette installation. Pour cette raison, il est nécessaire de connaître en permanence, au cours de la coulée, les efforts sur les paliers des rouleaux dans les diffé- rentes zones. Jusqu'à présent, les rouleaux tournent dans les paliers d'extrémité ou intermédiaires et pour con- naître ces efforts, des cellules pourvues de jauges de contraintes sont placées sous ces paliers et raccor- dées à un système de traitement. Ce montage est mécaniquement compliqué et les différents éléments de chaque palier, c'est à dire le roulement, le corps du palier, la cellule de cont- rôle d'efforts et la traverse support des rouleaux du segment, sont superposés ce qui augmente l'encombre- ment. Cette disposition amène donc un risque d'instabilité néfaste en particulier dans les segments o les efforts tangentiels, dans le sens de défilement de la brame sont importants par rapport aux efforts normaux perpendiculaires à la surface de ladite brame. En effet, les cellules de contrôle d'ef- forts ont souvent des dimensions telles qu'il est difficile de les installer et qui, lorsque cela est possible, viennent augmenter la distance rouleaux-tra- verses support et par là, le moment de torsion appli- qué à la structure qui subit dans ce cas des sollici- tations pouvant conduire jusqu'au renversement. Ceci se rencontre en particulier dans les zones de décintrage et plus encore dans les zones de réduction douce ou sur les rouleaux moteurs pour les- quels l'effort tangentiel est plus important. De plus, dans ces zones, les rouleaux sont de plus faibles diamètres et, pour des questions de résistance des roulements, sont supportés par des paliers d'extrémité et des paliers intermédiaires situés entre lesdits paliers d'extrémité. Ces paliers ont donc des dimensions plus petites si bien que le montage des cellules de con- trôle d'efforts utilisées jusqu'à présent est diffi- cile voire impossible. La présente invention a pour but de remé- dier à ces inconvénients. La présente invention a pour objet un procédé de mesure des efforts appliqués sur les rou- leaux de coulée continue disposés en vis à vis et tournant dans des paliers d'extrémité et des paliers intermédiaires, caractérisé en ce que l'on mesure, dans le corps de chaque palier, les efforts normaux ou les efforts tangentiels ou les deux ensembles appli- qués sur les rouleaux lors de la coulée. La présente invention a également pour objet un dispositif de mesure des efforts appliqués sur les rouleaux de coulée continue par exemple de brames, disposés en vis à vis et regroupés en segments qui contiennent deux nappes opposées de rouleaux, lesdits rouleaux tournant dans des paliers d'extrémité et des paliers intermédiaires situés entre lesdits paliers d'extrémité, caractérisé en ce que chaque palier est équipé d'au moins une jauge de contraintes et de préférence deux intégrées dans le corps dudit palier LO Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: chaque jauge de contraintes est montée dans une cavité ménagée dans le corps dudit palier, une jauge de contraintes est placée dans un plan vertical passant par l'axe du palier et per- pendiculaire à l'axe de la brame pour mesurer les efforts normaux et une jauge de contraintes est placée dans un plan incliné passant par l'axe du palier et déterminant avec ledit plan vertical un angle sensi- blement égal par exemple à 450 pour mesurer les ef- forts tangentiels dans le sens de coulée, une jauge de contraintes est placée dans un plan vertical parallèle au plan passant par l'axe du palier et perpendiculaire à l'axe de la brame pour mesurer les efforts normaux et une jauge de contrain- tes est placée dans un plan incliné passant par l'axe du palier déterminant avec ledit plan vertical un angle sensiblement égal par exemple à 45 pour mesurer les efforts tangentiels, chaque jauge de contraintes est placée dans un plan incliné de part et d'autre d'un plan vertical passant par l'axe du palier et perpendicu- laire à l'axe de la brame, et déterminant avec ledit plan vertical un angle sensiblement égal par exemple à 45 pour les mesures combinées des efforts normaux et tangentiels. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig 1 est une vue schématique d'une installation de coulée continue, la Fig 2 est une vue schématique de deux rouleaux superposés de l'installation de coulée conti- nue, la Fig 3 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'un palier muni du dispositif de mesure selon l'invention, les Figs 4 et 5 sont deux vues schémati- ques en coupe de deux autres modes de réalisation d'un palier muni du dispositif de mesure selon l'invention. L'installation de coulée continue représen- tée schématiquement à la Fig 1 comprend un réparti- teur 1 dans lequel est coulé l'acier en fusion à par- tir d'une poche d'acier, non représentée. L'acier en fusion issu du répartiteur 1 est introduit au moyen d'une busette 2 dans une lingotière courbe désignée dans son ensemble par la référence 10 o il commence sa solidification au con- tact avec les surfaces des parois internes de la lin- gotière refroidie. La brame d'acier 3 dont les peaux sont solidifiées, 2 mais qui comporte encore un coeur d'a- cier liquide en son centre, est supportée par des rouleaux 11 de coulée continue disposés en vis à vis et regroupés en cages ou segments qui contiennent deux nappes opposées de rouleaux 11. On peut ainsi distinguer une succession de zones: une zone A située sous le répartiteur 1 qui assure le supportage du produit au début de sa solidification, une zone B composée de plusieurs segments constituant chacun une partie de l'arc circulaire de l'ensemble dit du "refroidissement secondaire", une zone C composée de plusieurs segments d'extraction et de décintrage dans lesquels s'exercent les efforts de dressage du produit. Dans la zone C d'extraction sont insérés des segments Cl particuliers dit de "réduction douce" comportant des rouleaux Il de diamètre réduit et de pas plus court que ceux des autres segments. Cette réduction douce est en particulier nécessaire pour améliorer par un léger laminage la compacité et l'homogénéité des brames 3. Comme représenté sur la Fig 2, les rouleaux inférieurs lia sont supportés par des paliers 12 d'ex- trémité et intermédiaires Ces paliers 12 sont montés sur une traverse inférieure i 3 a supportant les paliers des rouleaux lia du segment correspondant. Il en est de même pour les rouleaux supé- rieurs llb qui sont supportés par des paliers 12 d'extrémité et intermédiaires. Ces paliers 12 sont également montés sur une traverse supérieure 13 b supportant les paliers des rouleaux llb du segment correspondant. La connaissance permanente de l'état de l'installation est un facteur indispensable à l'obten- tion de la qualité du produit et pour cela, il est nécessaire et fondamental de connaître les efforts appliqués sur les paliers 12 des rouleaux 11. Ces efforts sont des efforts normaux per- pendiculaires à la surface de la brame et/ou des ef- forts tangentiels ou de cisaillement dans le sens de défilement de ladite brame. T A cet effet, et comme représenté à la Fig. 3 chaque palier 12 comportant de manière classique un tourillon 14, un roulement 15 et un corps 16 est pour- vu d'un dispositif de mesure des efforts. Ce dispositif de mesure des efforts dans chaque palier 12 se compose d'au moins une jauge de contraintes de préférence deux 17 et 18 intégrées dans le corps 16 du palier. La jauge de contraintes 17 est disposée dans une cavité 19 ménagée dans le fond du corps 16 et cette cavité 19 est fermée par une pièce d'obturation qui sert également au centrage du palier sur la traverse-support correspondante. Cette jauge de contraintes 17 mesure les efforts normaux appliqués au palier 12 et pour cela, elle est disposée dans un plan vertical P passant par l'axe dudit palier 12. On appelle plan vertical le plan perpendi- culaire à l'axe de la brame et passant par l'axe du palier. La jauge de contraintes 18 est disposée dans une cavité 21 ménagée dans l'une des parois laté- rales 12 a du palier 12 et cette cavité est fermée par une pièce d'obturation 22. Cette jauge de contraintes 18 mesure les efforts tangentiels ou de cisaillement appliqués au palier 12 dans le sens de coulée indiquée par la flè- che F sur la Fig 3 et, à cet effet, elle est disposée dans un plan incliné Pl passant par l'axe dudit palier 12 et déterminant avec le plan vertical P un angle "a" sensiblement égal par exemple à 45 . Les jauges de contraintes 17 et 18 sont reliées à un système de traitement de mesure par des connecteurs, non représentés. Dans l'autre paroi latérale 12 b du palier 12 est également prévue une cavité 23 symétrique par rapport à la cavité 21 pour éventuellement monter une jauge de contraintes et permettre ainsi de placer le palier 12 dans un sens ou dans l'autre. Le corps 16 du palier peut comporter un circuit de refroidissement 24. Dans certains cas, le corps 16 du palier 12 comporte dans son fond un évidement 25 pour un plot de centrage 26 (Fig 4) ce qui ne permet pas le montage d'une jauge de contraintes dans un plan vertical P passant par laxe du palier. Dans ce cas, une jauge de contraintes 30 est disposée dans une cavité 31 ménagée dans l'une 12 a des parois latérales du palier 12 et cette cavité 31 est fermée par une pièce d'obturation 32. Cette jauge de contraintes 30 est disposée dans un plan incliné Pl passant par l'axe du palier 12 et déterminant avec le plan vertical P un angle "a" sensiblement égal par exemple à 450. De manière symétrique, une autre jauge de contraintes 33 est disposée dans une cavité 34 ménagée dans l'autre paroi latérale 12 b du panier 12 et cette cavité 34 est également fermée par une pièce d'obtura- tion 35. Cette jauge de contraintes 33 est disposée dans un plan incliné P 2 passant par l'axe du palier 12 et déterminant avec le plan vertical P un angle "b" sensiblement égal par exemple à 450 Les jauges de contraintes 30 et 33 mesurent les efforts normaux et tangentiels combinés et sont reliés à un système de traitement des mesures par des connecteurs, non représentés. Dans le cas d'un palier 12 désaxé repré- senté à la Fig 5, une jauge de contraintes 40 est disposée dans une cavité 41 ménagée dans le fond du corps 16 et cette cavité 41 est fermée par une pièce d'obturation 42 qui sert également au centrage du palier sur la traverse support correspondante. Cette jauge de contraintes 40 mesure les efforts normaux appliqués au palier 12 et pour cela, elle est placée dans un plan vertical P 3 parallèle au plan vertical P passant par l'axe dudit palier et le plus près possible de ce plan vertical P. Une autre jauge de contraintes 43 est disposée dans une cavité 44 ménagée dans l'une 12 a des parois latérales du palier 12 et cette cavité 44 est fermée par une pièce d'obturation 45. Cette jauge de contraintes 43 mesure les efforts dans le sens de coulée indiqué par la flèche F sur la Fig 5 et, à cet effet, elle est disposée dans un plan incliné Pl passant par l'axe dudit palier 12 et déterminant avec le plan vertical P un angle "a" sensiblement égale par exemple à 45 . Les jauges de contraintes 40 et 43 sont également reliées à un système de traitement de mesure par des connecteurs, non représentés. Le procédé selon la présente invention consiste donc à mesurer, dans le corps de chaque palier des rouleaux de l'installation de coulée conti- nue, les efforts normaux ou les efforts tangentiels ou les deux ensembles appliqués sur les rouleaux lors de la coulée afin de connaître en permanence l'état de l'installation qui est un facteur nécessaire à l'ob- tention de la qualité du produit aussi bien qu'à la maîtrise de la disponibilité de cette installation. Le dispositif selon la présente invention permet donc d'instrumenter des petits paliers et aussi bien des paliers d'extrémité que des paliers intermé- diaires, notamment dans la zone dite de "réduction douce" et de détecter les efforts tangentiels et/ou les efforts normaux soit directement, soit par analyse des combinaisons des signaux pour provoquer par exem- ple un arrêt d'urgence si les efforts de cisaillement sont trop importants. De plus, le dispositif selon la présente invention permet d'effectuer en continu un contrôle préventif de l'installation et de détecter tout déré- glement et toute surcharge afin de permettre aux opé- rateurs et automatismes de prendre les mesures néces- saires à la protection des éléments Le contrôle de l'application effective de l'effort moteur est égale- ment possible. il REVENDICATIONS 1 Procédé de mesure des efforts appliqués sur les rouleaux ( 11) de coulée continue par exemple de brames, disposés en vis à vis et tournant dans des paliers ( 12) d'extrémité et intermédiaires, caracté- risé en ce qu'on mesure, dans le corps ( 16) de chaque palier ( 12) les efforts normaux ou les efforts tan- gentiels ou les deux ensembles appliqués sur les rou- leaux ( 11) lors de la coulée. 2 Dispositif de mesure des efforts appli- qués sur les rouleaux ( 11) de coulée continue par exemple de brames, disposés en vis à vis et regroupés en segments qui contiennent deux nappes opposées de rouleaux ( 11), lesdits rouleaux ( 11) tournant dans des paliers d'extrémité et des paliers intermédiaires situés entre lesdits paliers d'extrémité, caractérisé en ce que chaque palier ( 12) est équipé d'au moins une jauge de contraintes et de préférence deux ( 17, 18; , 33; 40, 43) intégrées dans le corps ( 16) dudit palier ( 12). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque jauge de contraintes ( 17, 18; 30, 33; 40, 43) est montée dans une cavité ( 19, 21; 31, 34; 41, 44) ménagée dans le corps ( 16) dudit palier ( 12). 4 Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'une jauge de contraintes ( 17) est placée dans un plan vertical P passant par l'axe du palier ( 12) et perpendiculaire à l'axe de la brame pour mesurer les efforts normaux et une jauge de contraintes ( 18) est placée dans un plan incliné Pl passant par l'axe du palier ( 12) et déterminant avec ledit plan vertical P un angle sensiblement égal par exemple à 450 pour mesurer les efforts tangentiels dans le sens de coulée- Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chaque jauge de contraintes ( 30, 33) est placée dans un plan incliné Pl, P 2 de part et d'autre d'un plan vertical P passant par l'axe du palier ( 12) et perpendiculaire à l'axe de la brame et déterminant avec ledit plan vertical un angle sensiblement égal par exemple à 45 pour les mesures combinées des efforts normaux et tangentiels. 6 Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'une jauge de contraintes ( 40) est placée dans un plan vertical P 3 parallèle au plan vertical P passant par l'axe du palier ( 12) et perpen- diculaire à l'axe de la brame pour mesurer les efforts normaux et une jauge de contraintes ( 43) est placée dans un plan incliné Pl passant par l'axe du palier ( 12) et déterminant avec ledit plan vertical P un angle sensiblement égal par exemple à 45 pour mesurer les efforts tangentiels.