Brevet FR2698567A1 — publié le 19940603

La présente invention concerne la coulée d'une bande métallique. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à la coulée d'une bande d'un métal ferreux. I1 est connu de couler un métal non ferreux comme par exemple de l'aluminium, en mettant en oeuvre une opération de coulée continue dans un dispositif de coulée à cylindres jumelés. On introduit le métal chaud entre un couple de cylindres horizontaux de coulée, qui tournent en des sens opposés et sont refroidis de manière que des coques métalliques se solidifient sur les surfaces de déplacement des cylindres et sont réunies au niveau de l'interstice entre les cylindres de manière à former un article en forme de bande solidifiée à la sortie de l'interstice entre les cylindres.Le métal chaud peut être introduit dans l'interstice entre les cylindres par l'intermédiaire d'un creuset et d'une buse de délivrance du métal située au-dessous du creuset de manière à recevoir un écoulement de métal provenant du creuset et à le diriger dans l'interstice entre les cylindres. Bien que l'on ait appliqué avec un certain succès la coulée utilisant des cylindres jumelés à des métaux non ferreux, qui se solidifient rapidement lors de leur refroidissement, il s'est posé des problèmes pour appliquer cette technique à la coulée de métaux ferreux. Un problème particulier réside dans la nécessité de former une extrémité de tête nette au début de la coulée de manière que la bande métallique puisse être enroulée directement sur un bobinoir ou un autre dispositif récepteur. La présente invention apporte un perfectionnement permettant d'éliminer ce problème. Conformément à la présente invention, il est prévu un procédé de coulée d'une bande métallique, du type selon lequel un métal fondu est introduit entre un couple de cylindres parallèles de coulée par l'intermédiaire d'un creuset et d'une buse de délivrance du métal, selon lequel on forme une extrémité de tête propre de ia bande métallique coulée en réglant l'interstice entre les cylindres de coulée de manière à former un bombement dans la bande métallique coulée, qui comprend du métal fondu enserré entre des coques métalliques solidifiées formées sur les cylindres de coulée et définit une ligne de faiblesse sur l'étendue en largeur de la bande métallique coulée, la bande métallique coulée séparant une section aval et une section amont au niveau de la ligne de faiblesse lorsque la bande métallique coulée sort de l'indice présent entre les cylindres de coulée. De préférence, on règle l'interstice au moyen d'un déplacement rapide de l'un ou des deux cylindres de coulée vers l'extérieur, puis vers l'intérieur. De façon plus préférentielle, on règle l'interstice en déplaçant rapidement les deux cylindres de coulée vers l'extérieur, puis vers l'intérieur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ciaprès prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en plan d'un dispositif de coulée d'une bande en continu, agencé pour fonctionner conformément à l'invention; - la figure 2 représente une vue en élévation latérale du dispositif de coulée de bande représenté sur la figure 1; - la figure 3 représente une coupe transversale verticale prise suivant la ligne 3-3 sur la figure 1; - la figure 4 représente une coupe transversale verticale prise suivant la ligne 4-4 sur la figure 1; - la figure 5 représente une coupe transversale verticale prise suivant la ligne 5-5 sur la figure 1;; - la figure 6 représente la manière dont une ligne de faiblesse est produite sur l'étendue en largeur de la bande métallique produite par le dispositif de coulée de manière à former une extrémité de tête nette de la bande; et - les figures 7 à 10 illustrent schématiquement des étapes successives de la formation de l'extrémité de tête nette de la bande coulée conformément à l'invention. Le dispositif de coulée représenté comprend un bâti principal de machine 11, qui est installé sur le sol 12 d'une usine. Le bâti 11 supporte un chariot 13 qui porte des cylindres de coulée et qui est déplaçable horizontalement entre un poste d'assemblage 14 et un poste de coulée 15. Le chariot 13 porte un couple de cylindres parallèles de coulée 16, auxquels le métal fondu est envoyé pendant une opération de coulée à partir d'une poche de coulée 17 par l'intermédiaire d'un creuset 18 et d'une buse de délivrance 19. Les cylindres de coulée 16 sont refroidis par eau de sorte que des coques se solidifient sur les surfaces mobiles des cylindres et sont réunies au niveau de l'interstice entre ces cylindres de manière à former un produit en forme de bande solidifiée 20 au niveau de la sortie des cylindres.Ce produit est envoyé à un bobinoir standard 21 et peut être ensuite transféré à un second bobinoir 22. Un dispositif de réception 23 est monté sur le bâti de la machine en position adjacente au poste de coulée, et du métal fondu peut être dérivé en direction de ce dispositif de réception par l'intermédiaire d'un bec de trop-plein 24 présent sur le creuset ou bien par retrait d'un bouchon de secours d'urgence 25 situé sur un côté du creuset, s'il se produit une grave malformation du produit ou toute autre grave malformation pendant une opération de coulée. Le chariot porte-cylindres 13 comprend un châssis 31 monté sur des roulettes 32 situées sur des rails 33 qui s'étendent le long d'une partie du bâti principal 11 de la machine, le chariot porte-cylindres 13 dans son ensemble étant monté de manière à se déplacer le long des rails 33. Le châssis 31 du chariot porte un couple de berceaux portecylindres 34, dans lequel les cylindres 16 sont montés rotatifs. Les berceaux porte-cylindres 34 sont montés sur le châssis 31 du chariot sous l'effet de l'engrènement d'éléments coulissants complémentaires 35, 36 de manière à permettre un déplacement des berceaux sur le chariot sous l'influence de vérins hydrauliques 37, 38 afin de régler l'interstice entre les cylindres de coulisse 16 et permettre un écartement rapide des cylindres pendant un bref intervalle de temps, lorsqu'il est nécessaire de former une ligne transversale de faiblesse en travers de la bande, comme cela sera expliqué plus loin d'une manière plus détaillée.Le chariot est déplaçable dans son ensemble le long des rails 33 par actionnement d'une unité à piston et cylindre hydraulique à double effet 39, qui est monté entre une console d'entraînement 40 située sur le chariot portecylindres et le bâti principal de la machine de manière à pouvoir être actionné pour déplacer le chariot porte-cylindre entre le poste d'assemblage 14 et le poste de coulée 15 et vice versa. Les cylindres de coulée 16 sont entraînés en des sens de rotation opposés, par l'intermédiaire d'arbres d'entraînement 41, par un moteur électrique et une transmission montée sur le châssis 31 du chariot. Les cylindres 16 comportent des parois périphériques en cuivre qui comportent une série de passages longitudinaux de refroidissement par eau, espacés circonférentiellement et alimentés par une eau de refroidissement par l'intermédiaire des ex trémités des cylindres, à partir de conduits d'alimentation en eau situés dans les arbres d'entraînement 41 des cylindres, qui sont raccordés à des tuyaux d'alimentation en eau 42 par l'intermédiaire de presse-étoupes rotatifs 43. Le cylindre peut avoir de façon typique un diamètre d'environ 500 mm et une longueur atteignant jusqu'à 1300 mm de manière à fabriquer un produit en forme de bande de 1300 mm. La poche de coulée 17 possède une constitution tout à fait classique et est supportée par I'intermédiaire d'un étrier 45 par une grue à pont roulant, et c'est pourquoi elle peut être amenée en position à partir d'un poste de réception du métal chaud. La poche de coulée est équipée d'une quenouille 46 pouvant être actionnée par un vérin servocommandé de manière à permettre l'écoulement du métal fondu depuis la poche de coulée dans le creuset 18 par l'intermédiaire d'une buse de sortie 47 et d'une enveloppe réfractaire 48. Le creuset 18 possède également un agencement classique. Il est agence sous la forme d'une large cuvette formée d'un matériau réfractaire comme par exemple de l'oxyde de magnésium (MgO). Un côté du creuset reçoit le métal fondu provenant de la poche de coulée et est équipé du trop-plein 24 mentionné précédemment et du bouchon de secours 25. L'autre côté du creuset est pourvu d'une série d'ouvertures 52 de sortie du métal, espacées longitudinalement. La partie inférieure du creuset porte des consoles de support 53 permettant de monter le creuset sur le châssis porte-cylindres 31 et est équipée d'ouverture servant à recevoir des tétons d'indexage 54 situés sur le châssis du chariot de manière à positionner de façon précise le creuset. La buse de délivrance 19 est réalisée sous la forme d'un corps allongé formé d'un matériau réfractaire comme par exemple du graphite à base d'alumine. La partie inférieure se rétrécit de manière à converger vers l'intérieur et vers le bas de sorte qu'elle fait saillie dans l'interstice présent entre les cylindres de coulée 16. Cette partie inférieure est équipée d'une console de support 60, qui sert à la supporter sur le châssis du chariot porte-cylindres, et sa partie supérieure comporte des brides latérales 55 qui font saillie vers l'extérieur et sont montées sur la console de support. La buse 19 peut comporter une série de passages d'écoulement espacés horizontalement et qui s'étendent sensiblement verticalement de manière à produire une décharge, réalisée de façon appropriée avec une faible vitesse, du métal sur toute la largeur des cylindres et envoyer le métal fondu à l'interstice présent entre les cylindres, sans impact direct sur les surfaces des cylindres, au niveau desquelles une solidification initiale se produit, la buse peut posséder une seule sortie en forme de fente continue servant à délivrer une sorte de rideau de métal fondu à grande vitesse, directement dans l'interstice présent entre les cylindres et/ou peut être immergée dans le volume de métal fondu. Le volume de métal fondu est confiné, au niveau des extrémités des cylindres, par un couple de plaques latérales de fermeture 56, qui sont maintenus contre les extrémités étagées 57 des cylindres, lorsque le chariot porte-cylindres est dans le poste de coulée. Des plaques latérales de fermeture 56 sont réalisées en un matériau très réfractaire, par exemple du nitrure de bore, et comporte des bords latéraux échancrés 81 destinés à s'adapter à la courbure des parties étagées 57 des cylindres.Les plaques latérales peuvent être montées dans des supports 82 qui sont déplaçables au niveau du poste de coulée, par actionnement d'un couple de vérins hydrauliques 83 servant à amener les plaques latérales à engrener avec les extrémités étagées des cylindres de coulée de manière à former des dispositifs de fermeture d'extrémité pour le volume de métal fondu formé sur les cylindres de coulée lors d'une opération de coulée. Pendant une opération de coulée, la quenouille 46 de la poche de coulée est actionnée de manière à faire pénétrer le métal fondu de la poche de coulée dans le creuset par l'intermédiaire de la buse de délivrance du métal, d'où ce dernier est envoyé aux cylindres de coulée. Une fois qu'une extrémité de tête nette du produit en forme de bande 20 est obtenue d'une manière qui sera décrite ci-après, cette extrémité de tête est guidée sous l'effet de l'actionnement d'une table de travail 96 jusqu'aux mâchoires du bobinoir 21. La table de travail 96 est suspendue à des supports en forme de pivots 97 sur le bâti principal et peut être amenée par pivotement en direction du bobinoir sous l'effet de l'actionnement d'un vérin hydraulique 98 une fois que l'extrémité de tête nette a été formée.La table 96 peut fonctionner en s'appliquant contre un volet supérieur 99 de guidage de la bande, actionné par une unité à piston et cylindre 101, et le produit en forme de bande 20 peut être confiné entre un couple de galets verticaux latéraux 102. Une fois que l'extrémité de tête a été introduite par guidage entre les mâchoires du bobinoir, ce dernier est entraîné en rotation de manière à enrouler le produit en forme de bande 20, et la table de travail peut revenir par pivotement dans sa position inactive, dans laquelle il est simplement suspendu à partir du bâti de la machine, en étant écarté du produit qui est enroulé directement sur le bobinoir 21. Le produit en forme de bande résultant 20 peut être ensuite transféré au bobinoir 22 pour la formation d'une bobine finale pour son transport à partir du dispositif de coulée. Pour former une extrémité de tête nette du produit en forme de bande 20, peu après que la section avant de l'extrémité de tête sorte de l'interstice présent entre les cylindres de coulée 16, on actionne les vérins hydrauliques 37, 38, qui sont raccordés de façon opérationnelle aux berceaux porte-cylindres 34, pour écarter rapidement les cylindres de coulée 16 l'un de l'autre puis les rapprocher rapidement pour régler l'interstice entre les cylindres de coulée 16 de manière à former un bombement transversal 103 sur l'étendue en largeur du produit en forme de bande 20 comme cela est représenté sur la figure 6.Le bombement comprend un noyau de métal fondu 104 confiné entre deux coques métalliques solidifiées séparées 105 formées sur les cylindres de coulée 16 pendant le bref intervalle de temps pendant lequel l'interstice entre les cylindres est élargi Lorsque le noyau métallique fondu 104 se solifidie, il transfère de la chaleur aux coques 105 en en provoquant une refusion partielle. En raison de cette refusion et de la nature cassante de l'acier aux températures élevées, une ligne distincte de faiblesse est formée en travers du produit en forme de bande au niveau du bombement. Cette ligne est définie de façon nette et s'étend d'une manière rectiligne en travers de la bande à l'emplacement du sommet des bombements.L'affaiblissement de la bande est tel que la résistance moyenne à la traction de la bande au niveau de la ligne de faiblesse est insuffisante pour supporter le poids du court segment de la bande formée avant que le bombement soit formé. C'est pourquoi ce segment se sépare de la bande au niveau de la ligne de faiblesse et tombe au sol, ce qui laisse subsister une extrémité de tête nette destinée à être enroulée sur le bobinoir 21. Les figures 7 à 10 illustrent schématiquement des étapes successives de la formation de l'extrémité de tête nette de la bande coulée. La figure 7 représente les cylindres de coulée 16 disposés à un espacement normal de manière à former un segment de tête 20A de la bande. La figure 8 représente les cylindres écartés à un écartement égal approximativement au double de l'écartement les séparant, afin de former les extrémités de tête des coques so lidifiées séparées 105. La figure 9 représente des cylindres de coulée 16 amenés dans leur position de séparation normale de manière à achever la formation du bombement avec les coques cylindriques séparées 105 et le noyau fondu 104.La figure 10 représente la séparation du segment de tête 22A du produit en forme de bande 20 lorsque le noyau fondu 104 se solidifie pour former une extrémité de tête à arête vive rectiligne pour le produit en forme de bande 20. Pour l'obtention de la séquence d'étapes illustrée sur les figures 7 à 10, il est nécessaire que les cylindres de coulée 16 soient séparés à un degré tel et pendant un intervalle de temps tel que la continuité de la production du produit en forme de bande soit maintenue, tout en permettant simultanément la production d'un bombement suffisamment important pour affaiblir la bande lorsque le noyau fondu du bombement se solidifie en provoquant la chute du court segment initial de bande 20A, par suite de sa séparation au niveau de la ligne de faiblesse provoquée par le bombement.Il s'est avéré dans la pratique que l'espacement accru entre les cylindres de coulée pour la formation du bombement doit être situé dans une gamme de valeurs comprises entre 1,5 et 2,5 fois l'épaisseur du produit en forme de bande, et qu'un doublement de la taille de l'interstice est en général satisfaisant. Par conséquent, lors de la coulée d'un produit formé d'une bande d'acier possédant une épaisseur de 2 mm, on augmentera l'espace présent entre les cylindres de coulée de manière à obtenir un intervalle maximum de 4 mm pendant la formation du bombement en travers de la bande. Il s'est également avéré que, pour obtenir de meilleurs résultats, la largeur du bombement dans la direction longitudinale de la bande doit être comprise dans la gamme allant de 20 à 30 mm.Dans un dispositif de coulée typique, la bande peut être formée à une cadence d'environ 30 mètres par minute, de sorte que les cylindres de coulée peuvent être séparés et refermés pendant un bref intervalle de temps de l'ordre de 60 millisecondes. Ceci peut être aisément obtenu avec des commandes hydrauliques standards servant à commander le fonctionnement des vérins hydrauliques 37, 38. Le dispositif représenté et sa séquence de fonctionnement ont été décrits uniquement à titre d'exemple, et l'invention n'est limitéme à aucun des détails de construction et de fonctionnement décrit. En outre l'invention n ' est pas limitée, dans son application, à la formation d'une extrémité de tête nette au début d'un cycle de coulée. On peut l'utiliser partiellement pendant un cycle de coulée, dans le cas d'une rupture accidentelle de la bande coulée, ou bien lorsqu'il est souhaitable de transférer la bande, lorsqu'elle est coulée, à un nouveau bobinoir. C'est pourquoi, on comprendra que de nombreux changements et modifications entrent dans le cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de coulée d'une bande métallique du type selon lequel un métal fondu est introduit entre un couple de cylindres parallèles de coulée (16) par l'intermédiaire d'un creuset (18) et d'une buse (19) de délivrance du métal, caractérisé en ce qu'on forme une extrémité de tête propre de la bande métallique coulée (20) en réglant l'interstice entre les cylindres de coulée de manière à former un bombement (103) dans la bande métallique coulée, qui comprend du métal fondu (104) enserré entre des coques métalliques solidifiées (105) formées sur les cylindres de coulée (16) et définit une ligne de faiblesse sur l'étendue en largeur de la bande métallique coulée, la bande métallique coulée séparant une section aval et une section amont au niveau de la ligne de faiblesse lorsque la bande métallique coulée sort de l'indice présent entre les cylindres de coulée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce qu'on règle l'interstice en déplaçant les cylindres de coulée (16) l'un par rapport à l'autre vers l'extérieur, puis vers l'intérieur. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce qu'on règle l'interstice en déplaçant simultanément les deux cylindres de coulée vers l'extérieur à partir de leurs positions normales pour la coulée de la bande, puis en les ramenant vers l'intérieur dans ces positions. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en outre en ce qu'on règle l'interstice entre les cylindres de coulée de manière à accroître l'intervalle entre les cylindres à une valeur comprise dans la gamme allant de 1,5 à 2,5 fois l'intervalle présent entre les cylindres pour la coulée de la bande métallique. 5. Procédé de coulée d'une bande métallique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en outre en ce qu'au début d'une opération de coulée, on forme un segment initial de la bande au moyen des cylindres de coulée maintenus à un premier écartement de manière à former entre eux un intervalle définissant l'épaisseur du segment initial de la bande, on laisse descendre le segment initial de la bande sous l'action de la pesanteur à partir de l'interstice présent entre les cylindres de coulée, on augmente tout d'abord l'espacement entre les cylindres de coulée, puis on le réduit en le ramenant audit premier espacement de manière à former le bombement (103) dans la bande métallique coulée, qui s'étend vers le bas à partir de l'interstice, et forme, lorsque le noyau se solidifie, la ligne de faiblesse sur l'étendue en largeur de la bande métallique au niveau du bombement de sorte que le poids du segment de bande suspendu, situé en avant du bombement, ne peut pas être supporté et que ce segment se sépare de la bande formée, au niveau du bombement, en formant une extrémité de tête nette pour la bande coulée suivante. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en outre en ce que l'extrémité de tête nette de la bande est guidée jusqu'à un bobinoir d'enroulement de la bande métallique, que l'on peut manoeuvrer de manière à enrouler la bande coulée suivante délivrée à partir de l'interstice des cylindres de coulée.