Brevet FR2708884A1 — publié le 19950217

La présente invention concerne la coulée d'une bande de métal. Elle s'applique particulièrement mais non exclusivement à la coulée d'une bande de métal ferreux. On utilise depuis un certain temps des machines de coulée à cylindres jumelés pour la coulée de métaux non ferreux tels que l'aluminium et ces machines ont été plus récemment appliquées à la coulée continue d'un produit ferreux en bande. Dans une machine de coulée à cylindres jumelés,on introduit le métal fondu entre deux cylindres de coulée horizontaux tournant en sens inverse qui sont refroidis de sorte que des coquilles de métal se solidifient sur les surfaces des cylindres en mouvement et sont réunies à l'endroit du pincement entre ces surfaces, pour produire une bande solidifiée à la sortie du pincement. Le terme "pincement" utilisé ici désigne la région générale dans laquelle les cylindres sont les plus proches l'un de l'autre. Le métal fondu peut être introduit entre les cylindres par une buse de distribution qui engendre un écoulement régulier de métal sur toute la largeur du pincement, de manière à créer une accumulation de métal fondu, ou retenue de coulée, qui est retenue dans le pincement entre deux plaques de retenue généralement appelées "barrages latéraux". Les progrès récents des machines de coulée à cylindres jumelés donnent la possibilité d'utiliser de très larges cylindres de coulée pour produire des larges bandes à partir d'une même retenue de coulée. Un tel produit à large bande peut par exemple avoir une largeur bien supérieure à un mètre et on peut ainsi le refendre en bandes plus étroites. La présente invention a pour objet de supprimer entièrement une telle opération subséquente de refendage, par fourniture d'un procédé et d'un appareil qui provoquent la séparation longitudinale du produit en bande lors de sa formation, pour permettre la production d'une pluralité de bandes à partir d'une même retenue de coulée. Cela procure une beaucoup plus grande souplesse de fonctionnement d'une machine de coulée à cylindres jumelés. En particulier, cela permet la production de bandes de diverses dimensions sur la même machine de coulée sans changements importants de l'équipement, et l'obtention de meilleurs rendements de production. Conformément à l'invention, on obtient un procédé de coulée d'une bande de métal, comprenant l'introduction de métal fondu entre deux cylindres de coulée tournant en sens inverse le refroidissement des dits cylindres suffisamment pour provoquer la solidification en coquilles dudit métal fondu en contact avec les cylindres ; et l'amenée desdites coquilles l'une contre l'autre à l'endroit du pincement entre les cylindres, pour former une bande de métal solide dans lequel la solidification du métal fondu est empêchée sur un segment de bande circonférentiel d'au moins un des cylindres, à un endroit intermédiaire entre les extrémités du cylindre, de façon à produire une séparation longitudinale de la matière en bande sortant du pincement, audit endroit. L'empêchement de la solidification du métal peut être provoqué par application, audit segment circonférentiel du cylindre, d'une substance qui empêche la solidification du métal. En variante, ou en complément, ledit segment circonférentiel du cylindre peut être évidé de manière à créer une gorge circonférentielle qui empêche la solidification sur ce segment. On peut empêcher la solidification du métal sur des segments de bande circonférentiels des surfaces périphériques des deux cylindres, ces segments se rejoignant à l'endroit du pincement entre les cylindres. Ladite substance peut empêcher la solidification du métal par ralentissement de la transmission de chaleur du métal fondu audit segment de surface de cylindre. En outre, ladite substance peut être une substance capable de s'écouler et on peut l'appliquer audit segment de surface de cylindre par égouttage ou projection sur ce segment de surface pendant la rotation du cylindre. Plus particulièrement, cette substance peut être un liquide dirigé sur ledit segment de surface sous la forme de gouttes ou de jet continu pendant la rotation du cylindre. Spécifiquement, cette substance peut être une huile, par exemple une huile de graines de colza. L'invention procure également un appareil pour la coulée d'une bande de métal, comprenant deux cylindres de coulée formant un pincement entre eux des moyens d'entrainement de cylindres pour faire tourner les cylindres dans des directions mutuellement opposées des moyens de distribution de métal fondu, pour distribuer le métal fondu entre les cylindres de coulée des moyens de refroidissement pour refroidir les cylindres de coulée de façon à provoquer la solidification en coquilles du métal fondu en contact avec les cylindres, pour former une bande de métal solide à l'endroit du pincement ; et des moyens d'empêchement de solidification du métal, pour empêcher la solidification du métal fondu sur un segment de bande circonférentiel d'au moins un des cylindres à un endroit situé entre les extrémités des cylindres, de façon à produire une séparation longitudinale de la matière en bande sortant du pincement, audit endroit. Lesdits moyens d'empêchement peuvent comprendre des moyens d'application pour appliquer audit segment de bande de cylindre une substance qui empêche la solidification du métal fondu sur ce segment. En variante ou en complément, lesdits moyens d'em pêchement peuvent comprendre une gorge circonférentielle ménagée dans ledit un cylindre, à l'endroit dudit segment de bande. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en plan d'une machine de coulée continue de bande construite pour fonctionner conformément à l'invention par application d'un inhibiteur de solidification du métal à un des cylindres de coulée la figure 2 est une vue de côté de la machine de coulée de bande représentée sur la figure 1 la figure 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 1 la figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la figure 1 la figure 5 est une coupe verticale suivant la ligne 5-5 de la figure 1 la figure 6 illustre la façon dont un produit en bande sortant de la machine de coulée se sépare en une pluralité de bandes distinctes la figure 7 illustre une modification suivant laquelle la séparation du produit en bande est obtenue par exécution d'une gorge sur un des cylindres ou sur les deux ; et la figure 8 illustre une autre modification suivant laquelle la séparation du produit en bande est effectuée par la combinaison de la formation d'une gorge sur le cylindre et de l'application d'un inhibiteur de solidification du métal. I1 doit être bien entendu, toutefois, que ces des sins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. La machine de coulée illustrée sur les figures 1 à 6 comprend un bâti de machine principal Il qui est érigé sur le sol 12 de l'usine. Le bâti Il supporte un chariot de cylindres de coulée 13 qui est déplaçable horizontalement entre une station d'assemblage 14 et une station de coulée 15. Le chariot 13 porte deux cylindres de coulée parallèles 16 auxquels le métal fondu est amené pendant une opération de coulée, à partir d'une poche 17 et par l'intermédiaire d'une cuvette de tranquillisation 18 et d'une buse de distribution 19. Les cylindres de coulée 16 sont refroidis à l'eau de sorte que des coquilles se solidifient sur les surfaces des cylindres en mouvement et se rejoignent dans le pincement entre les cylindres pour engendrer un produit solidifié en bande à la sortie des cylindres. Conformément à la présente invention, on provoque la séparation de ce produit en deux bandes séparées 20 qui peuvent toutes deux être envoyées à une machine à bobiner standard 21 et transférées ensuite à une deuxième machine à bobiner 22. Un réceptacle 23 est monté sur le bâti de machine près de la station de coulée et le métal fondu peut être dérivé dans ce réceptacle par un bec de trop-plein 24 prévu sur la cuvette, ou par enlèvement d'un bouchon de secours 25 prévu sur un côté de la cuvette s'il y a un grave défaut de formation du produit ou un autre grave défaut de fonctionnement pendant une opération de coulée. Le chariot de cylindres 13 comprend une structure de chariot 31 montée par l'intermédiaire de roues 32 sur des rails 33 s'étendant le long d'une partie du bâti principal 11 de la machine, de sorte que le chariot 13 dans son ensemble peut se déplacer le long des rails 33. La structu re de chariot 31 porte deux berceaux de cylindre 34 dans lesquels les cylindres 16 sont montés de façon tournante. Les berceaux de cylindre 34 sont montés sur la structure de chariot 31 par engagement mutuel d'éléments de glissière complémentaires 35,36 afin qu'on puisse déplacer les berceaux sur le chariot sous l'action de vérins hydrauliques 37,38 pour régler l'intervalle ou pincement entre les cylindres de coulée 16. Le chariot est déplaçable dans son ensemble le long des rails 33 par activation d'un vérin hydraulique à double effet 39, connecté entre une équerre d'entraînement 40 du chariot de cylindres et le bâti principal de la machine, ce vérin étant actionnable pour déplacer le chariot de cylindres entre la station d'assemblage 14 et la station de coulée 15, et vice versa. Les cylindres de coulée 16 sont entraînés en rotation en sens inverse par des arbres d'entraînement 41, à partir d'un moteur électrique et d'une transmission montés sur la structure de chariot 31. Les cylindres 16 ont des parois périphériques en cuivre comportant une série de passages d'eau de refroidissement s'étendant longitudinalement et espacés circonférentiellement, alimentés en eau de refroidissement à travers les extrémités des cylindres, à partir de conduits d'amenée d'eau prévus dans les arbres 41 d'entraînement des cylindres etqui sont raccordés à des flexibles d'amenée d'eau 42 par des raccords rotatifs 43. De façon typique, les cylindres peuvent avoir un diamètre de 500 mm environ et une longueur atteignant plusieurs mètres, pour produire une pluralité de bandes comme décrit plus loin. La poche de coulée 17 est de construction entièrement classique et elle est tenue par une suspension 45 sur un appareil de levage suspendu de sorte qu'on peut l'amener en position à partir d'une station de réception de métal chaud. La poche est équipée d'une tige d'obturation 46 actionnable par un servo-cylindre pour permettre au métal fondu de s' écouler de la poche vers la cuvette de tranquillisation 18 par l'intermédiaire d'une buse de sortie 47 et d'une gaine réfractaire 48. La cuvette 18 est également de construction classique. Elle est sous la forme d'une large cuvette en matière réfractaire telle que l'oxyde de magnésium (MgO). Un côté de la cuvette reçoit le métal fondu venant de la poche et il comporte le trop-plein 24 et le bouchon de secours 25 précités. L'autre côté de la cuvette comporte une série d 'orifices 52 de sortie de métal longitudinalement espacés . La partie inférieure de la cuvette porte des supports de montage 53 pour fixer la cuvette sur la structure de chariot 31 et elle comporte des ouvertures pour recevoir des broches d'alignement 54 prévues sur la structure de chariot de façon à positionner exactement la cuvette. La buse de distribution 19 est sous la forme d'un corps allongé en matière réfractaire telle que l'aluminegraphite. Sa partie inférieure comporte des parois inclinées qui convergent vers l'intérieur et vers le bas de façon à pouvoir faire saillie dans le pincement entre les cylindres de coulée 16. La buse 19 comporte un support de montage 60 permettant de la fixer sur la structure de chariot, et sa partie supérieure comporte des rebords latéraux en saillie vers l'extérieur 55 qui se placent sur le support de montage. La buse 19 peut comporter une série de passages d'écoulement espacés horizontalement et s'étendant verticalement, pour engendrer une sortie de métal à faible vitesse appropriée, sur toute la largeur des cylindres, et pour distribuer le métal fondu dans le pincement entre les cylindres sans impact direct sur les surfaces des cylindres sur lesquelles la solidification initiale a lieu. En variante, la buse peut comporter une sortie en forme de fente continue unique pour distribuer un rideau de métal fondu à faible vitesse directement dans le pincement entre les cylindres et/ou elle peut être immergée dans la retenue de métal fondu. La retenue est délimitée aux extrémités des cylindres par deux plaques de fermeture latérale 56 qui sont maintenues contre les extrémités épaulées 57 des cylindres lorsque le chariot de cylindres est à la station de coulée. Les plaques de fermeture latérale 56 sont en matière réfractaire robuste, par exemple en nitrure de bore, et elles présentent des bords latéraux échancrés 81 qui se conforment à la courbure des extrémités épaulées 57 des cylindres.tes plaques latérales peuvent être montées dans des porte-plaques 82 qui sont déplaçables, à la station de coulée, par activation de deux vérins hydrauliques 83 de manière à amener les plaques latérales en contact avec les extrémités épaulées des cylindres de coulée, afin de constituer des fermetures d'extrémité pour la retenue de métal fondu formée sur les cylindres de coulée pendant une opération de coulée. Pendant une opération de coulée, on actionne la tige d'obturateur de poche 46 pour permettre au métal fondu de s'écouler de la poche à la cuvette de tranquillisation et à travers la buse de distribution de métal d'où il s'écoule vers les cylindres de coulée. Les bandes 20 sont initialement guidées, par manoeuvre d'un tablier 96vers les mâchoires de la bobineuse 21. Le tablier 96 est suspendu à des pivotes 97 prévus sur le bâti principal et on peut le faire pivoter vers la bobineuse par activation d'un vérin hydraulique 98. Le tablier 96 peut s'appliquer contre un volet supérieur de guidage de bande 99 actionné par un vérin 101, et les bandes 20 peuvent être confinées entre deux rouleaux latéraux verticaux 102. Après guidage et introduction des bandes dans les mâchoires dela bobineuse, on met la bobineuse en rotation pour bobiner les bandes et on laisse le tablier revenir à sa position inactive dans laquelle il pend simplement sous le bâti de la machine en dehors du produit qui est repris directement sur la bobineuse 21. On peut ensuite transférer les bandes résultantes 20 à la bobineuse 22 pour produire une bobine finale à évacuer de la machine de coulée. Conformément à l'invention,la machine de coulée est équipée d'un applicateur d'huile globalement indiqué par le repère 90 et représenté schématiquement sur la figure 5. L'applicateur d'huile 90 comprend un réservoir d'huile 91 qui contient une réserve d'huile 92 et qui peut être mis en pression par un tuyau de pressurisation 93 afin de distribuer un fin jet d'huile, à travers une vanne 94 et une buse 95, sur un des cylindres de coulée 16 à un endroit situé entre les extrémités des cylindres de sorte que, lorsque le cylindre tourne, l'huile est appliquée à un étroit segment de bande circonférentiel de la surface du cylindre, à l'endroit intermédiaire. La demanderesse a déterminé qu'une quelconque de diverses huiles,appliquéeà la surface du cylindre de cette manière,empêche le transfert de chaleur entre le métal fondu et le segment de bande de la surface du cylindre auquel l'huile est appliquée, afin d'empêcher suffisamment la solidification du métal fondu pour que le produit en bande solide sortant du pincement se sépare dans la direction longitudinale de la bande. De cette manière, le produit enbande obtenu à partir d'une retenue de coulée unique peut être fendu longitudinalement en deux bandes dont les largeurs sont déterminées par la position de la buse d'application d'huile 95. Comme illustré sur la figure 6, on peut provoquer la séparation du produit en bande au milieu du pincement de façon à produire deux bandes de largeur égale. Toutefois, on peut déplacer l'applicateur d'huile pour provoquer la séparation longitudinale à un endroit différent.En outre, on peut prévoir des applicateurs d'huile supplémentaires le long du pincement de façon à effectuer une séparation longitudinale à des endroits supplémentaires pour refendre effective ment le produit en bande résultant en un nombre voulu de bandes séparées. Les bandes séparées peuvent être reprises sur la bobineuse unique 21 ou bien elles peuvent être envoyées à des bobineuses séparées. Si on prévoit des bobineuses séparées,on peut guider une des bandes séparées de sorte qu'elle passe au-dessus ou au-dessous de la bobineuse de l'autre bande et aille ensuite à sa bobineuse différente respective. En variante, on peut diriger les deux bandes dans des directions mutuellement opposées, lorsqu'elles quittent les cylindres de coulée 16, vers des bobineuses mutuellement espacées et placées une de chaque côté de la machine de coulée. Dans ce cas, on peut prévoir deux tabliers (non représentés) pour diriger la bande dans des directions opposées. On a trouvé que l'application d'huile à un seul des cylindres 16 est suffisantepour provoquer un refendage longitudinal du produit en bande résultant. Toutefois, dans certains cas, on peut utiliser des applicateurs d'huile prévus en une ou plusieurs paires sur les deux cylindres aux endroits appropriés des longueurs des cylindres de façon à empêcher la solidification du métal sur les deux cylindres et à produire des bords très nettement définis de la fente longitudinale résultante. Bien qu'on ait trouvé que l'huile est une substance très commode à appliquer aux cylindres pour empêcher la solidification du métal, on pourrait utiliser d'autres substances pour cette fonction. Toute substance susceptible de s'écouler sous forme liquide ou pulvérulente peut être projetée sur la surface du cylindre et peut être choisie pour empêcher la solidification par effet de barrière à la transmission de chaleur à la surface du cylindre, ou par réaction avec le métal fondu pour gêner sa solidification. La substance peut par exemple réagir exothermiquement avec le métal fondu, pour empêcher la solidification. La substance appliquée peut être un mélange conçu pour empêcher la solidification du métal à la fois par réduction de la transmission de chaleur au cylindre et par réaction exothermique avec le métal fondu. Lorsqu'on coule une bande d'acier par exemple, la substance appliquée peut comprendre de l'aluminium en poudre, du silicium, du calcium ou un autre élément pouvant réagir exothermiquement avec l'acier fondu ou avec l'oxygène dissous dans l'acier, et ces ingrédients peuvent être véhiculés dans une base d'huile pour améliorer l'aptitude à l'écoulement et l'adhérence au cylindre et pour constituer une barrière au transfert de chaleur vers la surface du cylindre. Le mode d'application à la surface du cylindre peut varier beaucoup en fonction de la substance à appliquer. On a également trouvé que la présence d'une gorge circonférentielle dans un des cylindres de coulée ou dans les deux empêche le transfert de chaleur et la solidification du métal à l'endroit de la gorge ou des gorges. L'em- pêchement peut être suffisant pour provoquer une séparation longitudinale du produit en bande, sans application d'une substance empêchant la solidification. En variante, on peut appliquer une substance empêchant la solidification,dans la ou les gorges, pour améliorer l'effet d'empêchement et obtenir des bords de bande très bien définis lors de la séparation. La figure 7 illustre une modification de l'appareil représenté sur les figures 1 à 6, dans laquelle la séparation des bandes est obtenue seulement par l'effet d'empêchement de solidification d'une gorge circonférentielle 110 dans un des cylindres 16, la buse d'application d'huile le 95 étant supprimée. On a trouvé qu'une gorge de largeur inférieure à 1 mm et de profondeur inférieure à 1 mm pouvait être efficace pour provoquer une bonne séparation, sans interférer d'une autre façon avec la procédure de formation de bande. La figure 8 illustre une autre modification dans laquelle la gorge circonférentielle 110 du cylindre est employée en combinaison avec l'applicateur d'huile 95, l'applicateur d'huile étant placé de manière à projeter un jet d'huile dans la gorge 110. La gorge sert alors à empêcher l'étalement de l'huile sur la surface du cylindre et elle contribue également à empêcher le transfert de chaleur à partir du métal fondu, ce qui permet d'obtenir une séparation particulièrement propre et des bords de bande très bien définis. Bien qu'entraînant une petite perte de matière, l'invention peut être utilisée pour la finition des bords d'une bande principale par formation de celle-ci entre deux étroites bandes extérieures qui ne sont pas bobinées mais au contraire envoyées par l'intermédiaire de dispositifs de cisaillement à des bacs de déchets. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de coulée d'une bande de métal, comprenant l'introduction de métal fondu entre deux cylindres de coulée tournant en sens inverse (16) le refroidissement desdits cylindres (16) suffisamment pour provoquer la solidification en coquilles du dit métal fondu en contact avec les cylindres ; et la jonction desdites coquilles à l'endroit du pincement entre les cylindres, pour former une bande de métal solide (20) caractérisé en ce que la solidification du métal fondu est empêchée sur un segment de bande circonférentiel d'au moins un des cylindres, à un endroit situé entre les extrémités du cylindre, de façon à créer une séparation longitudinale du produit en bande quittant le pincement, audit endroit. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'empêchement de la solidi ficationdu métal est obtenu par application, audit segment de bande de cylindre, d'une substance qui empêche la solidification du métal. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en outre en ce que ladite substance empêche la solidification du métal par ralentissement du transfert de chaleur du métal fondu audit segment de bande de cylindre. 4.- Procédé suivant la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en outre en ce que ladite substance est une substance pouvant s'écouler et elle est appliquée audit segment de bande par égouttage ou projection sur ce segment de bande de cylindre pendant la rotation du cylindre. 5.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en outre en ce que ladite substance est une huile. 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en outre en ce que ledit segment de bande de cylindre est creusé pour former une gorge circonférentielle (110) qui empêche la solidification du métal sur ce segment. 7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en outre en ce que ladite gorge circonférentielle a une largeur inférieure à 1 mm. 8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en outre en ce qu'une substance qui empêche la solidification du métal est appliquée à ladite gorge circonférentielle (110) pour améliorer 1' empêchement de la solidification du métal sur ledit segment de bande de cylindre. 9.- Procédé suivant la revendication 8 caractérisé en outre en ce que ladite substance est une substance pouvant s'écouler, qui est projetée dans ladite gorge circonférentielle, de façon à retarder le transfert de chaleur du métal fondu audit segment de bande du cylindre. 10.- Procédé suivant une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en outre en ce qu'on empêche la solidification du métal sur des segments de bande circonférentiels des surfaces périphériques des deux cylindres, ces segments se rejoignant à l'endroit du pincement entre les cylindres. 11.- Appareil pour la coulée d'une bande de métal, comprenant deux cylindres de coulée (16) définissant un pincement entre eux des moyens d'entraînement de cylindres (41) pour faire tourner les cylindres dans des directions mutuellement opposées des moyens de distribution de métal fondu (17,18, 19) pour distribuer du métal fondu entre les cylindres de coulée ; et des moyens de refroidissement (42,43) pour refroidir les cylindres de coulée de façon à solidifier en conquilles le métal fondu en contact avec les cylindres, pour former une bande de métal solide à l'endroit du pincement caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'empêchement de la solidification du métal (90 ou 110) pour empêcher la solidification du métal fondu sur un segment de bande circonférentiel d'au moins un des cylindres à un endroit situé entre les extrémités du cylindre, de façon à créer une séparation longitudinale du produit en bande (20) sortant du pincement, audit endroit. 12.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en outre en ce que lesdits moyens d'empêchement comprennent des moyens d'application (90) pour appliquer audit segment de bande de cylindre une substance (92) qui empêche la solidification du métal fondu sur ce segment. 13.- Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens d'application (90) sont prévus pour appliquer une substance liquide et ils comprennent un réservoir (91) pour la substance liquide et une buse (93) pour recevoir le liquide venant du réservoir (91) et distribuer un jet du liquide sur ledit segment de bande de cylindre. 14.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en outre ce que lesdits moyens d'empêchement comprennent une gorge circonférentielle (110) ménagée dans ledit un des cylindres (16) à l'endroit dudit segment de bande. 15.- Appareil suivant la revendication 14, caractérisé en outre en ce que lesdits moyens d'empêchement comprennent des moyens d'application (90) pour appliquer à ladite gorge (110) une substance qui empêche la solidification du métal sur ledit segment de bande de cylindre. 16.- Appareil suivant la revendication 15, caractérisé en outre en ce que les moyens d'application (90) sont prévus pour appliquer une substance liquide (92) et comprennent un réservoir (91) pour la substance liquide et une buse (93) pour recevoir le liquide venant du réservoir (91) et distribuer un jet du liquide sur ledit segment de bande.