Brevet FR2686036A1 — publié le 19930716

L'invention concerne une entretoise arrière d'un moule de coulée sous pression de produits plats métalliques de forte épaisseur tels que des brames. On connaît un procédé de coulée qui consiste à introduire une poche contenant le métal à couler à l'intérieur d'une cuve qui est ensuite fermée par un couvercle appliqué de manière étanche sur le bord supérieur de la cuve. Le couvercle de la cuve porte un tube en matière réfractaire dont la partie inférieure plonge dans le métal remplissant la poche et dont la partie supérieure communique avec une ouverture de traversée du couvercle de la cuve muni de moyens de raccordement à une busette de coulée du métal dans un moule. L'ensemble constitué par la cuve renfermant la poche et muni de son couvercle de fermeture peut être amené en position de coulée en-dessous d'un moule comportant une busette de remplissage à sa partie inférieure. La busette de remplissage du moule est mise en coïncidence et en contact étanche avec le dispositif de raccordement du couvercle de la poche, puis de l'air sous pression est envoyé à l'intérieur de la cuve de manière à faire monter le métal à l'intérieur du tube réfractaire, puis à l'intérieur du moule, jusqu'à son remplissage complet. En réglant la pression du gaz envoyé dans la poche, on maîtrise parfaitement les conditions de coulée du métal et de remplissage du moule, ce qui permet d'obtenir des produits coulés d'une qualité très satisfaisante et constante. Ce procédé de coulée sous pression peut être appliqué à la production de produits plats en acier de forte épaisseur tels que des brames. Les moules utilisés pour la coulée sous pression des brames comportent un châssis de support et de basculement monté pivotant autour d'un axe horizontal de manière à pouvoir être incliné très légèrement par rapport au plan horizontal afin de raccorder la busette de remplissage du moule à l'ouverture de sortie du couvercle de la cuve avant de commencer l'opération de coulée. Le moule comporte principalement deux parois latérales de grandes dimensions disposées parallèlement l'une à l'autre, en vis-à-vis, dont les faces internes garnies de blocs de graphite constituent les surfaces du moule venant en contact avec le métal liquide pour délimiter les deux grandes faces de la brame. Les parois latérales sont montées sur le châssis de façon à être mobiles dans la direction perpendiculaire à leurs faces de moulage, c'est-à-dire dans la direction transversale du moule correspondant à l'épaisseur du produit moulé. La fermeture des autres faces de la cavité du moule, de forme sensiblement parallélépipédique est assurée par des entretoises intercalées entre les deux parois latérales qui se trouvent serrées contre ces entretoises pendant la coulée et le refroidissement du métal introduit dans le moule. La largeur des entretoises dans la direction transversale détermine l'épaisseur du produit plat dont on réalise la coulée. L'une de ces entretoises, appelée entretoise arrière, réalise la fermeture de la cavité de coulée de forme parallélépipédique, suivant une direction correspondant à la largeur de la brame, du côté du moule opposé à son extrémité antérieure par laquelle le métal liquide pénètre dans la cavité de coulée. Cette entretoise est disposée dans une direction sensiblement verticale et peut être déplacée dans la direction longitudinale du moule correspondant à la direction longitudinale de la brame par un dispositif porté par la partie arrière du châssis de support et de basculement. Cette entretoise arrière permet de régler la longueur de la cavité de coulée et donc la longueur de la brame dont on réalise le moulage. Pendant la coulée, le métal liquide qui est introduit dans la cavité de coulée par l'extrémité inférieure de sa partie avant vient en contact, dans un premier temps, avec l'entretoise inférieure puis atteint l'entretoise arrière dont l'extrémité inférieure est à un niveau légèrement supérieur au niveau d'introduction du métal liquide, le châssis étant légèrement basculé vers l'avant en position de coulée. Le métal liquide monte ensuite progressivement à l'intérieur de la cavité de coulée, l'entretoise arrière étant en contact avec une couche de métal liquide dont la hauteur augmente progressivement. La partie de l'entretoise arrière constituant la paroi de moulage de la face d'extrémité arrière de la brame venant en contact direct avec le métal liquide est ainsi soumise à des contraintes et à un régime thermique beaucoup plus défavorables que l'entretoise inférieure qui est mise en équilibre thermique avec le métal liquide sur toute sa longueur dès le début de la coulée, et que l'entretoise supérieure qui ne vient en contact avec le métal liquide qu'en fin de coulée. On a donc proposé de réaliser la paroi de coulée de l'entretoise arrière du moule en un acier inoxydable et de refroidir cette paroi. Une telle entretoise refroidie est décrite dans la demande de brevet français n" 89-00456. Ce document décrit une entretoise arrière qui comporte - un corps en une seule pièce en acier inoxydable de forme creuse présentant une section transversale en forme d'U dont la partie concave est dirigée vers l'arrière et dont la face avant correspondant à la base du U constitue la paroi de moulage venant en contact avec le métal coulé, - une chemise intérieure métallique cintrée de manière à présenter une section transversale sensiblement en forme d'U, disposée à l'intérieur du corps creux sur une partie substantielle de sa longueur, de façon qu'un espace libre de faible épaisseur dont la section transversale est en forme d'U soit ménagé entre le corps creux et la chemise intérieure, dont l'extrémité des parois correspondant aux branches du U est soudée à l'intérieur du corps creux sur toute leur longueur, dans des zones éloignées de la paroi de moulage, - et deux dispositifs d'alimentation et de récupération d'eau de refroidissement, respectivement, disposés dans les parties d'extrémité longitudinales du corps creux en communication avec l'espace libre à ses extrémités, de manière à établir une circulation d'eau de refroidissement dans 1 ' espace libre, en contact avec la surface intérieure du corps creux. On a constaté qu'après plusieurs coulées, le corps moulé de l'entretoise arrière se trouve déformé et que ses dimensions diminuent par rapport aux dimensions initiales de sorte qu'il en résulte des disparités dans les dimensions de la brame obtenue. Pour remédier à cet inconvénient, une solution consiste à recharger par soudure les faces externes du corps à l'aide d'un métal, de préférence un acier inoxydable, puis à usiner le métal d'apport. Un tel rechargement permet, en effet, d'obtenir un corps possédant à nouveau des dimensions et un état de surface correspondant à son état initial. De telles opérations sont coûteuses et ne peuvent être indéfiniment mises en oeuvre, de telle sorte qu'après plusieurs rechargements l'entretoise doit être mise hors service, ce qui accroît de manière importante les coûts liés à l'utilisation d'une telle entretoise. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant une entretoise arrière dont le corps possède une bonne stabilité dimensionnelle lui assurant une meilleure productivité et un coût d'exploitation réduit. A cet effet, la présente invention a pour objet une entretoise arrière d'un moule de coulée sous pression de produits plats métalliques de forte épaisseur, tels que des brames, du type décrit dans la demande de brevet français 89-00456, caractérisée en ce que le corps de forme creuse est constitué par des pièces assemblées par soudure et comportant une semelle creuse profilée ayant en section transversale la forme d'un U, dont la partie concave est dirigée vers l'arrière et dont la face avant plane disposée suivant la base du U constitue la paroi de moulage, et deux parois latérales et deux parois d'extrémité rapportées chacune sur la semelle et s'étendant perpendiculairement à la face avant dans le prolongement de bords arrière de la semelle, les parois latérales constituant l'extrémité des branches du U et les parois d'extrémité délimitant le U. Selon d'autres caractéristiques : - la semelle creuse se présente sous la forme d'un caisson parallélépipédique ayant sa face arrière ouverte, quatre parois latérales étant rapportées sur les bords d'extrémité arrière du caisson. - La semelle creuse est constituée d'une tôle laminée de forte épaisseur usinée en creux. - Les parois latérales et d'extrémité sont constituées de tôles laminées. - De préférence, la semelle et les parois du corps de forme creuse sont en un acier du type A42CP selon la norme française. Une telle entretoise montre une excellente stabilité dimensionnelle en exploitation et de plus est beaucoup moins coûteuse à fabriquer que les entretoises selon l'art antérieur. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, un moule de coulée sous pression de brames et de façon plus particulière, une entretoise arrière de ce moule suivant l'invention. La figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical de l'ensemble d'un moule permettant la coulée sous pression de brames. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'entretoise arrière du moule représenté sur la figure 1, correspondant au détail 2 de la figure 1. La figure 2A est une vue partielle suivant A de la figure 2. La figure 3 est une vue en coupe suivant 3-3 de la figure 2. La figure 4 est une vue en perspective, avec coupe transversale, du corps de l'entretoise. Sur la figure 1, on voit l'ensemble d'un moule de coulée sous pression de brames désigné de manière générale par le repère 1. Ce moule comporte une structure inférieure 2 constituée par un châssis 3 et une entretoise inférieure 4 fixée sur la partie supérieure du châssis 3. Le châssis 3 constitue un élément de support et de basculement des parois délimitant la cavité de moulage 5 de la brame. De plus, le châssis 3 est monté basculant autour d'un axe horizontal 6 situé au voisinage de la partie médiane du moule dans la direction longitudinale correspondant à la direction longitudinale de la brame. Le moule 1 comporte une busette de coulée et de remplissage 9 placée à l'une des extrémités de l'entretoise inférieure 4 et du châssis 3 constituant l'extrémité antérieure du moule. Un vérin 8 permet de réaliser le basculement du moule 1 entre une position horizontale où la busette 9 se trouve légèrement au-dessus d'un dispositif de raccordement 10 fixé au sommet du couvercle 11 de la cuve de l'installation de coulée sous pression et une position où le moule est basculé vers l'avant de quelques degrés, l'extrémité de la busette de coulée et de remplissage 9 venant alors en contact étanche avec les moyens de raccordement 10 fixés sur le couvercle 11 de la cuve de 1 'ins- tallation de coulée sous pression. Dans cette position basculée, la busette de remplissage 9 se trouve en communication avec un tube fixé sur le couvercle 11 de la cuve et plongeant dans une poche d'acier. En envoyant de l'air sous une pression contrôlée à l'intérieur de la cuve fermée par le couvercle 11, on fait monter l'acier dans le tube de manière qu'il vienne remplir progressivement la cavité 5 du moule en passant par la busette de remplissage 9. En plus de l'entretoise inférieure 4 fixée sur le châssis 3, le moule de coulée 1 comporte une entretoise supérieure 12 fixée à un ensemble de suspension 13 et maintenue dans une position sensiblement parallèle à l'entretoise inférieure 4. L'entretoise supérieure 12 comporte une partie antérieure d'extrémité 12b sensiblement verticale dans la position de service de l'entretoise 12. Une entretoise antérieure 14 en graphite est disposée verticalement à l'avant du moule de manière que sa partie inférieure délimite avec la partie antérieure de l'entretoise inférieure 4 un passage d'une certaine largeur en communication avec la busette de coulée et de remplissage 9 du moule par le métal liquide. La partie supérieure de l'entretoise antérieure 14 délimite un canal ascendant 15 avec la partie antérieure verticale 12b de l'entretoise supérieure 12. Le canal ascendant 15 fait communiquer la cavité de moulage 5 avec une masselotte dans laquelle se produit la retassure du métal en fin de coulée. Le moule 1 comporte également une entretoise arrière 16 qui peut être déplacée dans la direction longitudinale grâce à un dispositif 17 fixé sur la partie arrière du châssis de support et de basculement 3. L'entretoise arrière 16 faisant l'objet de l'invention sera décrite plus en détail en se référant aux figures 2 et 3. Deux parois latérales du moule sont montées mobiles dans la direction transversale, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire au plan de la figure 1, sur le châssis 3, de manière à venir en contact étanche contre les faces latérales des entretoises 4, 12, 14 et 16 pour assurer la fermeture de la cavité de moulage 5. Dans le cas où l'on désire modifier l'épaisseur de la cavité de moulage 5 dans la direction transversale, pour changer l'épaisseur de la brame, il est nécessaire de changer l'ensemble des entretoises dont l'épaisseur dans la direction transversale détermine l'épaisseur de la cavité de coulée 5 et de la brame. Sur les figures 2 et 3, on a représenté plus en détail la structure de l'entretoise arrière 16 faisant l'objet de l'invention. L'entretoise 16 est constituée principalement par un corps creux 20 dont la dimension externe, suivant la longueur de l'entretoise, correspond à la largeur de la cavité de coulée 5 du moule 1, ctest-à-dire à la largeur de la brame. Comme il est visible sur la figure 3, le corps creux 20 présente en section transversale la forme d'un U. Le corps creux 20 comporte une semelle 20a constituant la paroi de moulage de l'entretoise venant en contact avec le métal liquide par sa face avant 21. La semelle creuse se présente sous la forme d'un caisson parallélépipédique ayant une face arrière ouverte. La semelle 20a présente une section transversale ayant la forme d'un U dont la partie concave est dirigée vers l'arrière à partir de la face avant 21 (voir également figure 4). Les bords arrière 22 de la semelle sont prolongés vers l'arrière par deux parois latérales 20b, 20c rapportées sur la semelle par mécanosoudure, et s'étendant perpendiculairement à la face avant 21. Deux autres parois 20d et 20e constituant des parois d'extrémités longitudinales du caisson sont également rapportées par mécanosoudure (voir figure 2). Dans la position de serrage du moule, les parois latérales en graphite réalisant le moulage des grandes faces de la brame viennent en contact avec la surface extérieure des parois latérales 20b et 20c de l'entretoise 16, l'écartement de ces surfaces externes déterminant l'épaisseur de la brame. Les parois latérales 20d et 20e constituent des parois d'extrémité longitudinales, sensiblement perpendiculaires à la face avant 21. L'écartement des surfaces externes des parois d'extrémité longitudinales 20d et 20e, aux extrémités de la paroi de moulage 20a, correspond à la largeur de la cavité de coulée 5, c'est-à-dire à la largeur de la brame coulée, l'entretoise 16 étant en contact par ses parties d'extrémité 20d et 20e avec l'entretoise supérieure 12 et avec l'entretoise inférieure 4 respectivement. Le corps creux 20 présente donc une cavité interne sensiblement parallélépipédique totalement ouverte sur un côté opposé à la face avant 21. La semelle 20a est réalisée à partir d'une tôle laminée d'au moins 80 mm d'épaisseur qui a été usinée en creux de façon à ce que l'épaisseur résiduelle soit d'environ 30 mm. Avec une telle constitution, l'épaisseur de la paroi au contact du métal liquide est suffisamment faible pour qu'il y ait un bon échange thermique et simultanément les soudures sont relativement éloignées des parties chaudes, ce qui évite de les détériorer. La semelle et les parois latérales et d'extrémité sont réalisées en un acier du type A42CP selon la norme française. Un tel acier renferme en % en poids C Si Mn P S Mo Cr Ni Cu On a constaté de façon inattendue qu'avec une telle structure mécanosoudée en acier corroyé du type A42CP on avait une bien meilleure stabilité dimensionnelle qu'avec un acier inoxydable moulé tel qu'utilisé pour la réalisation d'une entretoise suivant l'art antérieur. On a constaté aussi qu'on n'avait pas de problème particulier de corrosion. Sur les parties d'extrémité des parois latérales 20b et 20c opposées à la paroi de moulage 20a, est fixée une plaque de fermeture 23 du corps creux 20 par l'intermédiaire de laquelle l'entretoise 16 est reliée à une structure 25 assurant la liaison entre l'entretoise arrière 16 et son dispositif de déplacement 17 et comportant des barres de guidage 24 et des barres de poussée et de traction 26, visibles sur la figure 1. La structure 25 est reliée à la plaque de fermeture 23 par l'intermédiaire de dispositifs de liaison vissés 27. L'entretoise 16 comporte également, à l'intérieur du corps creux 20 et sur une partie substantielle de sa hauteur, une chemise interne 30 constituée par une tôle en acier inoxydable cintrée de manière à présenter une section transversale en forme d'U comme il est visible sur la figure 3. La chemise interne 30 est fixée à l'intérieur du corps creux 20, par l'intermédiaire de l'extrémité extérieure de ses parois latérales 30b et 30c correspondant aux branches du U qui sont fixées, par soudage sur toute leur longueur, sur la surface intérieure des parois latérales 20b et 20c respectivement du corps creux 20, dans des zones de ces parois éloignées de la paroi de moulage 20a. Un espace libre 33 dont la section en forme d'U est visible sur la figure 3 est ménagé entre la chemise interne 30 et une partie de la surface intérieure du corps creux 20 constituée par l'ensemble de la surface intérieure de la semelle 20a et la partie antérieure de la surface intérieure des parois latérales 20b et 20c. Des entretoises de maintien transversales 32 (voir également figure 2) fixées sur la plaque de fermeture 23 du corps creux 20 sont réparties suivant la longueur de l'entretoise 16 et viennent en appui par leur partie d'extrémité opposée à la plaque 23, sur le fond de la chemise interne 30, au niveau de sa partie 30a correspondant à la base du U. Les soudures de fixation de la chemise interne et les entretoises assurent un maintien de la chemise interne de manière qu'elle puisse se déformer dans une certaine limite par dilatation, tout en assurant son positionnement correct à l'intérieur du corps creux 20, de manière à conserver de manière sensiblement constante la forme et les dimensions de l'espace libre 33 entre la chemise interne 30 et la paroi intérieure du corps creux, au voisinage de la paroi de moulage 20a. Comme il est visible sur la figure 2, la chemise interne 30 comporte des extrémités longitudinales ména geant un certain espace libre par rapport à la surface intérieure des parois de fermeture longitudinales 20d et 20e du corps creux 20. Deux parois 34 et 35 constituées par une tôle en acier inoxydable pliée et mise en forme sont soudées au voisinage des extrémités de la chemise interne 30, sur cette chemise interne et suivant toute sa périphérie interne correspondant à l'intérieur du U représenté sur la figure 3. En plus de cette première partie fixée par soudage à l'intérieur de la section en U de la chemise 30, les parois 34 et 35 comportent une seconde partie pliée sensiblement à 90C par rapport à la première partie de la paroi correspondante et soudée le long de ses bords, d'une part dans la direction longitudinale, sur la surface intérieure des parois latérales 20b et 20c du corps creux 20 et, d'autre part, suivant la direction transversale, sur la paroi d'extrémité correspondante 20d ou 20e. Une tubulure 36 traverse la paroi 34 sur laquelle elle est fixée de manière étanche. De la même manière, une tubulure 37 traverse la paroi 35 sur laquelle elle est fixée de manière étanche. Les extrémités des tubulures 36 et 37 opposées aux parois 34 et 35 sont reliées à des tuyaux souples 38 et 39, respectivement. Les parois 34 et 35 délimitent des boîtes à eau entièrement étanches aux extrémités du corps creux 20 permettant d'établir une circulation d'eau de refroidissement dans l'espace 33 ménagé entre la chemise 30 et la surface intérieure du corps creux 20. Le tube souple 39 est relié à la barre de guidage inférieure 24 de l'entretoise arrière 16 à l'intérieur de laquelle est ménagé un canal permettant le passage d'une tuyauterie d'alimentation en eau du tube souple 39 et de la boîte à eau délimitée par la paroi 35. De la même manière, le tube souple 38 est relié à la barre de guidage supérieure 24 de l'entretoise 16. Cette barre de guidage supérieure comporte un canal de récupération de l'eau de refroidissement ayant circulé de haut en bas dans l'espace 33 dont la partie supérieure communique avec la boîte à eau 34. On peut ainsi assurer, pendant la coulée, un refroidissement de la paroi de moulage 21 de l'entretoise 16, quelle que soit la position de cette entretoise dans le moule. Comme il est visible sur la figure 2, la paroi 23 de fermeture du corps creux 20 vers l'extérieur du moule porte à sa partie inférieure un ensemble de support 40 de l'entretoise comportant un galet de roulement 41 sur la surface supérieure de l'entretoise inférieure 4, ce galet étant monté de manière télescopique sur une tige de maintien 42, par l'intermédiaire d'un ressort 43. Ce dispositif 40 permet de déplacer l'entretoise arrière 16 sur l'entretoise inférieure 4, pour le réglage en longueur du moule. La fermeture du moule est assurée par la partie antérieure de la paroi d'extrémité longitudinale 20e du corps 20 de l'entretoise qui possède une légère inclinaison vers l'avant par rapport à l'entretoise inférieure. La paroi de fermeture longitudinale supérieure 20d comporte une série de canaux longitudinaux de petites dimensions 45 visibles sur la figure 2A permettant d'évacuer l'air restant dans le moule en fin de coulée, lors du remplissage de la partie supérieure du moule et du canal ascendant 15. La structure mécano soudée constituée par des éléments en tôle laminée s'est avérée dimensionnellement plus stable qu'une structure moulée suivant l'art antérieur. L'invention s'applique dans tous les cas où l'on réalise la fermeture d'une face arrière d'un moule de coulée sous pression de brames par une entretoise métallique. REVENDICATIONS 1.- Entretoise arrière (16) d'un moule (1) de coulée sous pression de produits plats métalliques de forte épaisseur, tels que des brames, qui assure la fermeture du moule dans la direction de la largeur de la brame, du côté opposé à l'arrivée de métal liquide dans le moule, reliée à un dispositif de déplacement (17) dans la direction longitudinale du moule porté par le châssis (3), présentant vers l'intérieur de la cavité du moule une paroi de moulage métallique refroidie par une circulation d'eau, l'entretoise comportant - un corps (20) de forme creuse présentant une section transversale en forme d'U dont la partie concave est dirigée vers l'arrière et dont la face avant (21) correspondant à la base du U constitue la paroi de moulage venant en contact avec le métal coulé, - une chemise interne (30) métallique cintrée de manière à présenter une section transversale sensiblement en forme d'U, disposée à l'intérieur du corps creux (20) sur une partie substantielle de sa longueur, de façon qu'un espace libre (33) de faible épaisseur dont la section transversale est en forme d'U soit ménagé entre le corps creux (20) et la chemise interne (30), dont l'extrémité des parois correspondant aux branches du U est soudée à l'intérieur du corps creux (20) sur toute leur longueur, dans des zones éloignées de la paroi de moulage, et - deux dispositifs d'alimentation et de récupération d'eau de refroidissement respectivement (34, 35) disposés dans les parties d'extrémité longitudinales du corps creux (20), en communication avec l'espace libre (33) à ses extrémités de manière à établir une circulation d'eau de refroidissement dans l'espace libre en contact avec la surface intérieure du corps creux, caractérisée en ce que le corps de forme creuse (20) est constitué par des pièces assemblées par soudure et comportant une semelle creuse profilée (20a) ayant en section transversale la forme d'un U, dont la partie concave est dirigée vers l'arrière et dont la face avant plane (21) disposée suivant la base du U constitue la paroi de moulage, et deux parois latérales et deux parois d'extrémité (20b, 20c) rapportées chacune sur la semelle (20a) et s'étendant perpendiculairement à la face avant dans le prolongement de bords arrière (22) de la semelle creuse constituant l'extrémité des branches du U et fermant le U. 2.- Entretoise arrière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la semelle creuse se présente sous la forme d'un caisson parallélépipédique ayant sa face arrière ouverte, quatre parois latérales étant rapportées sur les bords d'extrémité arrière du caisson. 3.- Entretoise selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la semelle creuse (20a) est constituée d'une tôle laminée de forte épaisseur usinée en creux. 4.- Entretoise selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les parois latérales sont constituées de tôles laminées. 5.- Entretoise selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la semelle et les parois latérales du corps de forme creuse sont en un acier du type A42CP selon la norme française.