Brevet FR2681543A1 — publié le 19930326

PROCEDE D'OBTENTION D'UNE BANDE MINCE D'EPAISSEUR REGULIERE DANS UNE COULEE SUR CYLINDRE. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION. La présente invention est relative à un procédé d'obtention d'une bande mince d'épaisseur régulière dans une coulée sur cylindre. I1 est connu de l'homme de l'art de la mise en forme des métaux qu'on peut obtenir directement et en continu une bande métallique d'épaisseur voisine du millimètre par mise en contact d'un métal en fusion avec un cylindre métallique, refroidi qui tourne autour d'un axe horizontal ; cette mise en contact étant réalisée au moyen d'un injecteur muni à son extrémité d'une ouverture en forme de U qui s'allonge parallèlement à la génératrice dudit cylindre de manière que la surface libre du métal contenu dans l'injecteur effleure la surface du cylindre et forme un ménisque lors de la rotation. Dans ces conditions, le métal liquide en contact avec le cylindre se solidifie sous la forme d'une couche de faible épaisseur et entraîne par l'intermédiaire du ménisque une quantité supplémentaire de métal de sorte qu'on obtient finalement une bande mince continue. Un tel procédé a été décrit, par exemple, dans le brevet français 426993 où figure un cylindre ayant une surface lisse. Mais, la tendance actuelle est plutôt de mettre en oeuvre des cylindres présentant des creux qui s'allongent sur toute la circonférence dudit cylindre pour former plusieurs rainures circulaires ou une seule rainure hélicoïdale, comme celà apparaît dans le brevet européen 243453, et qui ont pour but d'améliorer la qualité de la bande. PROBLEME POSE.- Ce procédé de coulée directe en continu, encore appelé dans le langage anglo-saxon : " melt overflow ", s'il est simple dans son principe, présente néanmoins certaines difficultés d'application industrielle quand on veut, par exemple fabriquer des produits finis de largeur relativement grande et d'épaisseur inférieure à celle de la bande coulée. En effet, le plus souvent, la bande élaborée suivant ce procédé présente un profil en creux, c'est-à-dire que les bords de la bande sont plus épais que le centre. De façon plus précise, on constate la présence d'une zone centrale qui s'étend sur la majeure partie de la bande et dont le profil forme un creux de profondeur égale à 2 à 3% de l'épaisseur visée de la bande et d'une zone latérale de 10 à 15 mm de largeur située sur les deux bords de la bande ou on observe une augmentation brutale de l'épaisseur qui peut atteindre 10 à 20%. On pense que ces deux zones ont pour origine des différences d'échanges thermiques entre le cylindre et le métal en cours de solidification sur la largeur de ce cylindre, différences qui sont dues notamment à des écarts de température à la surface du cylindre ou dans la peau du métal. Mais, cette forme particulière de profil est mal adaptée au laminage car on cherche généralement à avoir une légère surépaisseur de 1 à 2% au centre de la bande par rapport aux bords, c'est-à-dire un profil ayant une courbure inverse. D'où la necessité de trouver un moyen qui permette d'obtenir le profil convenable. ETAT DE LA TECHNIQUE. L'idée la plus simple qui vient à l'esprit pour remédier à la mauvaise adaptation du profil de la bande issue de la coulée sur roue est de procéder à une élimination des bords de la bande par découpage avant laminage ; mais, cette opération conduit à une perte de métal relativement importante. En outre, celà ne supprime pas le creux de la zone centrale qui, au cours du laminage, va générer des défauts de planéité sur les bords de la bande et empêcher tout laminage ultérieur. D'où le recours à d'autres techniques plus sophistiquées et notamment celle qui est enseignée, par exemple, dans le brevet US 4,819,712 où on donne à l'extrémité de l'injecteur une forme convexe inclinée vers le bas de manière à avoir une hauteur de métal variable sur la largeur de l'injecteur. Mais, celà nécessite un usinage délicat de l'injecteur qui ne permet pas d'atteindre dans tous les cas le résultat recherché. On connaît également le brevet US 4,934,443 qui résout le problème de profil en placant une brosse en regard du cylindre et en ajustant sa position par rapport à l'axe du cylindre. Mais, ici encore l'ajustement s'avère délicat en raison du déplacement aléatoire des poils de la brosse. C'est pourquoi la demanderesse a cherché à améliorer par un moyen simple le profil transversal d'épaisseur de la bande. EXPOSE DE L'INVENTION. L'invention repose sur l'observation suivante : lors de la coulée sur un cylindre rainuré, l'épaisseur de la bande est fonction de la largeur du plat qui sépare deux creux consécutifs. Ainsi, plus on élargit les plats, plus on augmente ltépaisseur de la bande. D'où le procédé permettant d'obtenir une bande mince d'épaisseur régulière dans une coulée sur un cylindre refroidi dont la surface latérale présente à la fois dans sa zone centrale et ses deux zones latérales et dans une direction axiale une succession de creux de pas régulier et de plats qui s'allongent suivant la circonférence du cylindre caractérisé en ce que l'on donne aux plats une largeur plus grande dans la zone centrale que dans les zones latérales. Ainsi, à la différence de l'art antérieur où les creux sont régulièrement espacés et où les plats ont tous la même largeur, l'invention met en oeuvre un cylindre où les plats ont une largeur différente. Les creux peuvent s'allonger soit dans un plan diamétral du cylindre et forment alors des rainures circulaires délimitant des plats en forme de couronne soit dans un plan non diamétral pour former une rainure unique de forme hélicoïdale délimitant ainsi un plat de forme également hélicoïdale. De préférence, la largeur des plats va décroissant de la zone centrale vers les zones latérales. Mais, les meilleurs résultats sont obtenus quand cette décroissance n'est pas régulière sur toute la longueur du cylindre et en particulier, quand elle est beaucoup plus rapide dans les zones latérales que dans la zone centrale. Ainsi, dans la zone centrale, la largeur des plats peut être comprise entre 40 et 50t du pas des creux , tandis que dans les zones latérales, elle est comprise entre 20 et 40%. De manière pratique, ces plats de largeur différente peuvent être réalisés à l'aide d'un tour à commandes numériques en modifiant la profondeur de pénétration de l'outil suivant sa position sur la génératrice du cylindre. DESCRIPTION DES DESSINS. L'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins cijoints qui représentent : -figure 1, un schéma de principe d'une machine de coulée sur cylindre ; -figure 2, un schéma de principe du profil d'une bande obtenue suivant l'art antérieur -figure 3, la forme des creux et des plats suivant une coupe passant par l'axe du cylindre. Sur la figure 1, on distingue plus particulièrement un cylindre 1 tournant dans la direction 2 et dont la surface fait face à un injecteur 3 contenant le métal liquide 4 et muni d'une goulotte d'alimentation 5 et d'un capteur 6 de niveau. Le métal sortant de l'injecteur se refroidit au contact du cylindre tout en étant entraîné par le cylindre et forme une bande 7 qui se déplace suivant la flèche 8 pour être reprise par un enrouleur non représenté. Sur la figure 2, on a représenté suivant l'art antérieur une courbe donnant en X le pourcentage de la variation d'épaisseur d'une bande par rapport à l'épaisseur au centre et en Y la largeur de la bande. Les zones latérales et centrales figurent respectivement sous les références 9 et 10. Sur la figure 3, on voit la succession des creux 11 de pas P fixe et des plats 12 de largeur L variable le long du cylindre. EXEMPLE D'APPLICATION.- L'invention peut être illustrée à l'aide de l'exemple d'application suivant. On a coulé un alliage d'aluminium du type 3003 suivant les normes de l'Aluminum Association sur un cylindre de 500 mm de diamètre qui tournait à une vitesse linéaire de 1,5 m/s la hauteur de métal liquide dans l'injecteur était de 40 mm et sa température de 700 C. Le dit cylindre avait été préalablement rainuré hélicoîdalement de manière à présenter un rapport L/P allant de 50% à 40% dans la zone centrale et de 40 à 20% dans les zones latérales. Dans ces conditions, on a pu réaliser une bande de 300 mm de largeur et de 0,75 mm d'épaisseur moyenne présentant au centre un bombé de 1*. Cette bande a été laminée sans difficulté jusqu'à l'épaisseur finale d'utilisation qui était de 100 micromètres. L'invention trouve son application dans l'obtention de bandes minces, notamment en aluminium ou en un de ses alliages, apte au laminage. REVENDICATIONS. l.-Procédé permettant d'obtenir une bande (7) mince d'épaisseur régulière dans une coulée sur un cylindre (1) refroidi dont la surface latérale présente à la fois dans sa zone centrale(10) et ses deux zones latérales (9) et dans une direction axiale une succession de creux (11) de pas régulier et des plats (12) qui s'allongent suivant la circonférence du cylindre caractérisé en ce que l'on donne aux plats une largeur plus grande dans la zone centrale que dans les zones latérales. 2.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des plats est décroissante de la zone centrale vers les zones latérales. 3.-Procéde selon la revendication 2, caractérisé en ce que la décroissance est plus rapide dans les zones latérales que dans la zone centrale. 4. -Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans la zone centrale la largeur des plats est comprise entre 40 et 50% du pas des creux. 5.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans les zones latérales la largeur des plats est comprise entre 20 et 40% du pas des creux.