Brevet FR2729318A1 — publié le 19960719

La présente invention concerne la coulée continue d'une bande de métal dans une machine de coulée à rouleaux jumeaux. Elle s'applique particulièrement, mais non exclu- sivement, à la coulée d'une bande d'acier. Dans une machine de coulée à rouleaux jumeaux, on introduit le métal fondu entre deux rouleaux de coulée horizontaux tournant en sens inverse qui sont refroidis de sorte que des coquilles de métal se solidifient sur les surfaces des rouleaux en mouvement et sont rapprochées l'une de l'autre à l'endroit du pincement entre les rou- leaux, pour engendrer un produit solidifié en bande distri- bué vers le bas à partir du pincement entre les rouleaux. Le terme "pincement" utilisé ici désigne la région générale dans laquelle les rouleaux sont les plus rapprochés l'un de l'autre. Le métal fondu peut être versé, à partir d'une poche, dans une cuve plus petite à partir de laquelle il s'écoule par l'intermédiaire d'une buse de distribution de métal placée au-dessus du pincement de manière à diriger le métal fondu dans le pincement entre les rouleaux. Il se forme ainsi une accumulation ou retenue de coulée de métal fondu, supportée sur les surfaces de coulée des rou- leaux immédiatement au-dessus du pincement et s'étendant sur la longueur du pincement. Cette retenue de coulée est confinée entre des plaques latérales ou de barrage appli- quées en contact glissant contre les surfaces d'extrémité des rouleaux de façon à barrer les deux extrémités de la re- tenue de coulée contre un écoulement vers l'extérieur. Il est très important de maintenir un bon con- tact étanche entre les plaques latérales et les surfaces d'extrémité des rouleaux, puisqu'une fuite peut entraîner la formation de graves défauts à l'endroit des bords de la bande coulée, et la solidification du métal de fuite peut provoquer une destruction rapide des surfaces de por- tée des plaques latérales et une perte complète de l'étan- chéité. Ce problème est aggravé par la déformation des ex- trémités des rouleaux due à la dilatation thermique pendant la coulée. Les parties du rouleau qui passent dans la re- tenue de métal fondu, à chaque rotation, sont chauffées progressivement lorsqu'elles se déplacent des régions supé- rieures de la retenue vers le pincement. Par conséquent, les parties intermédiaires du rouleau dans la région du pin- cement ont tendance à se dilater vers l'extérieur davantage que les parties supérieures du rouleau, ce qui déforme la surface d'extrémité du rouleau pendant la coulée. Cela peut provoquer une usure excessive des plaques latérales près du pincement. La présente invention a pour objet de permettre le montage et l'applicationdes plaques latérales aux ex- trémités des rouleaux de manière à éviter les inconvénients ci-dessus. Conformément à l'invention, on obtient un procédé de coulée d'une bande de métal, comprenant: le maintien d'une retenue de coulée de métal fon- du sur une paire de rouleaux de coulée refroidis formant un pincement entre eux; le confinement de la retenue de coulée par ap- plication d'une paire de structures de fermeture latérale aux surfaces d'extrémité des rouleaux, aux extrémités du pincement; et la mise en rotation des rouleaux refroidis, dans des sens mutuellement opposés, pour engendrer un produit en bande solidifié dirigé vers le bas à partir du pincement; dans lequel les structures de fermeture latérale sont appliquées auxdites surfaces d'extrémité de rouleaux par une paire de poussoirs agissant sensiblement horizonta- lement, reliés respectivement à chacune des structures de fermeture par des liaisons pivotantes qui permettent des mouvements d'inclinaison des structures de fermeture, les poussoirs appliquent des forces opposées dirigées vers l'in- térieur aux structures de fermeture latérale à l'endroit desdites liaisons pivotantes, et chacune des liaisons pivotantes est disposée au centre ou au-dessous du centre d'effort des forces extérieures appliquées à la struc- ture de fermeture latérale respective par le métal fondu de la retenue de coulée. De préférence, chaque liaison pivotante est dis- posée au-dessous dudit centre d'effort, de sorte que la structure de fermeture latérale respective est sollicitée en rotation,par la pression vers l'extérieur exercée sur elle par le métal fondu de la retenue, dans une direction telle que sa partie inférieure est sollicitée vers l'in- térieur des rouleaux. En outre, de préférence, la liaison pivotante est disposée au-dessous dudit centre d'effort, à une distance d'au moins 0,5 cm et plus avantageusement à une distance de l'ordre de 1 cm. L'invention procure en outre un appareil de cou- lée d'une bande de métal, comprenant: une paire de rouleaux de coulée sensiblement horizontaux formant un pincement entre eux; des moyens de fourniture de métal pour distri- buer un métal fondu dans le pincement entre les rouleaux de coulée, afin de former une retenue de coulée de métal fondu supporté sur les rouleaux; une paire de structures de fermeture latérale venant en contact avec les surfaces d'extrémité des rou- leaux de manière à former des fermetures de confinement la- téral pour la retenue de coulée; des moyens de refroidissement des rouleaux de coulée; et des moyens de mise en rotation des rouleaux de coulée dans des sens mutuellement opposés, de façon à pro- duire une bande coulée distribuée vers le bas à partir du pincement; dans lequel l'appareil comprend des moyens d'ap- plication de fermeture latérale comportant une paire de poussoirs à action sensiblement horizontale reliés respec- tivement à chacune des structures de fermeture latérale par des liaisons pivotantes qui permettent des mouvements d'inclinaison des structures de fermeture latérale, les poussoirs sont disposés de manière à appliquer des forces de fermeture opposées,dirigées vers l'intérieur,aux struc- tures de fermeture latérale à l'endroit des dites liai- sons pivotantes, et chacune des liaisons pivotantes est disposée à un niveau, au-dessus du pincement, tel qu'en utilisation de l'appareil elle se trouve au centre ou au- dessous du centre d'effort des forces vers l'extérieur ap- pliquées à la plaque latérale respective par le métal fon- du de la retenue de coulée. Les structures de fermeture latérale peuvent comprendre une paire de plaques, pour venir en contact avec lesdites surfaces d'extrémité des rouleaux, et une paire de montures de plaques qui tiennent les plaques et sont reliées de façon pivotante aux poussoirs par les dites liaisons pivotantes. Les poussoirs peuvent comprendre une paire de vérins hydrauliques ou pneumatiques. Outre les dispositions qui précèdent, l'inven- tion comprend encore d'autres dispositions qui ressorti- ront 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 coupe verticale d'une ma- chine de coulée à rouleaux jumeaux; la figure 2 est une vue en plan de la machine de coulée à rouleaux jumeaux illustrée sur la figure 1; la figure 3 représente l'un de deux applica- teurs de plaque latérale incorporés dans l'appareil, l'ap- plicateur étant dans une position de recul; la figure 4 représente l'applicateur de plaque latérale dans une position d'extension; les figures 5 et 6 illustrent schématiquement les paramètres essentiels à prendre en compte afin de détermi- ner le positionnement correct des pivots d'applicateurs; et la figure 7 est un graphique qui représente la position du centre de poussée de la pression de la retenue de coulée sur les plaques latérales, pour diverses épais- seurs de bande et diverses hauteurs de retenue. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins 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 à rouleaux jumeaux illustrée comprend un châssis principal de machine 11 qui supporte une paire de rouleaux de coulée parallèles 12. Pendant une opération de coulée,du métal fondu est fourni à partir d'une poche 13, par un tube réfractaire de sortie de poche 14, à un bassin intermédiaire 15 puis, par une buse de distribution de métal 16, au pincement 17 entre les rou- leaux de coulée 12. Le métal fondu ainsi amené au pince- ment 17 forme une accumulation ou une retenue 20 au-dessus du pincement et cette retenue est confinée à l'extrémité des rouleaux par une paire de plaques de fermeture laté- rale 18 qui sont appliquées aux extrémités épaulées des rouleaux par une paire de poussoirs 21 comprenant des vérins hydrauliques 22. La surface supérieure de la retenue 20 (généralement appelée niveau du "ménisque ") peut s'éle- ver au-dessus de l'extrémité inférieure de la buse de distribution, de sorte que l'extrémité inférieure de la buse de distribution est immergée dans cette retenue de métal fondu. Les rouleaux de coulée 12 sont refroidis à l'eau de sorte que des coquilles se solidifient sur les surfaces des rouleaux en mouvement et sont rapprochées l'une de l'autre à l'endroit du pincement 17 entre ces surfaces pour engendrer un produit en bande solidifié 19 à la sor- tie des rouleaux. Ce produit peut être envoyé à une bobi- neuse standard (non représentée). La machine de coulée à rouleaux jumeaux illus- trée,telle qu'elle a été décrite jusqu'ici, est du type qui est illustré et décrit en détail dans les brevets austra- liens délivrés 631 728 et 637 548 et les brevets des Etats- Unis 5 184 668 et 5 277 243 et on peut se référer à ces brevets pour les détails de construction appropriés qui ne font pas partie de la présente invention. Conformément à la présente invention, les pla- ques latérales 18 sont tenues dans des montures 25 qui sont reliées de façon pivotante auxpoussoirs 21 de sorte que les plaques latérales peuvent s'incliner autour des liaisons pivotantes et que les poussoirs appliquent des forces antagonistes par l'intermédiaire des pivots. Comme on le voit mieux sur les figures 3 et 4, chaque plaque latérale 18 est tenue dans une monture de pla- que latérale 25 qui est reliée de façon pivotante par un axe de pivot 26 à un corps de poussoir 27 qui est con- necté en 30 à la tige de piston 28 du vérin hydraulique respectif 22. Par conséquent, chaque plaque latérale 18 et sa monture associée 25 constituent une structure de fermeture latérale qui peut pivoter autour de l'axe res- pectif 26. Chaque poussoir 21 comprend un des vérins hy- drauliques 22 et le corps de poussoir respectif 27. Les corps de poussoir 27 sont obligés de suivre des guidages 29 de manière à se déplacer horizontalement lors de l'ex- tension et de la rétraction des vérins. Avec cet agence- ment, les forces de fermeture vers l'intérieur appliquées par les vérins sont effectivement appliquées aux montures de plaque latérale par l'intermédiaire des pivots, et les plaques latérales peuvent pivoter en même temps que les montures de plaque latérale autour des pivots de manière à permettre une inclinaison vers l'avant et l'arrière des plaques latérales autour des axes des pivots. Les pivots sont placés à une hauteur telle, au-dessus du ni- veau du pincement entre les rouleaux de coulée, que l'ef- fet de la pression vers l'extérieur sur les plaques laté- rales, exercée par le métal fondu de la retenue de coulée, est tel que les plaques latérales sont sollicitées en ro- tation autour des pivots dans des directions telles que leurs extrémités inférieures sont poussées vers l'inté- rieur pour augmenter la pression d'étanchéité à la par- tie inférieure de la retenue de coulée. L'agencement per- met également une inclinaison des plaques latérales de façon à compenser la déformation des surfaces d'extrémité des rouleaux de coulée due à la dilatation thermique pen- dant la coulée, et il maintient en même temps une action de sollicitation qui accroit les forces d'étanchéité à la partie inférieure de la retenue de façon à s'opposer à la pression ferrostatique plus grande à la partie infé- rieure de la retenue, o la tendance à une fuite est donc la plus grande. Le positionnement approprié des pivots dépend du diamètre des rouleaux de coulée, de la hauteur de la re- tenue de coulée et de l'épaisseur de la bande à couler. On décrit ci-après, avec référence aux figures 5 à 7, la façon dont on peut déterminer le positionnement correct des pivots. Les figures 5 et 6 illustrent les paramètres es- sentiels à prendre en compte afin de déterminer le posi- tionnement correct des pivots. On considère la pression statique exercée par l'acier liquide sur un barrage laté- ral, comme illustré sur la figure 5. Il faut noter que la forme réelle de la plaque latérale est sans importance puisque la force exercée par l'acier s'applique sur une région définie par les deux rouleaux, la hauteur de la re- tenue et l'intervalle entre les rouleaux. On peut consi- dérer que l'acier est solide au-dessous du pincement. La force engendrée par la pression statique de l'acier liquide sur la plaque latérale peut être con- sidérée comme concentrée au point E, qui est le centre de poussée ou d'effort. On peut supposer que la position horizontale du centre de poussée se trouve sur l'axe de symétrie de la retenue.On peut trouver la position verti- cale de ce centre de poussée par détermination des moments autour de la position inconnue E (voir la figure 6). La pression ferrostatique à cet endroit, x, est donnée par egx et la force sur l'élément est donnée par egx(y+d/Zdx. Le moment de rotation de cet élément autour de la position inconnue E est donné par (egx) (y/d/2) dx (x-E). La défi- nition du centre de poussée est le point o la somme de tous les moments est nulle: h I (pgx)(x - E)(y + d/2) dx = 0 ou, h h pg f x'(y + d/2) dx pgE f x(y + d/2) dx = 0 O O dans laquelle: y = r - [r2 - (x - h)2]J Par conséquent, le centre de poussée peut être donné par h x(r - [r2 - (x - h)2]1 + d/2) dx 0 E = h h x (r - [r2 - (x - h)2] + d/2) dx L'évaluation de ces intégrales aboutit à l'expression suivante: A - B C - D dans laquelle: A = (d + 2r) h3 + Yr3h B =r2 - h21 ( 2h3 + 13r2h + àr2(4h2 + r2)Arcoin(h/r) (d + 2r)h2 r3 C 4 + 3 D = [r2 - h2]s ( h2 - 2ra) +.,r2hArcsin(h/r) La position du centre de poussée au-dessus du pincement des rouleaux est alors donnée par h-E. Cette fonction a été tracée sur la figure 7, pour diverses épaisseurs de bande et diverses hauteurs de retenue. L'application de la force à la plaque latérale par l'intermédiaire d'un pivot, à une position verticale légèrement au-dessous de ce centre de poussée, a pour ef- fet que la plaque latérale au-dessous du pivot est appli- quée plus fortement aux rouleaux. Dans ce cas, la pression ferrostatique de l'acier, dirigée vers l'extérieur, agit par l'intermédiaire du pivot pour pousser la partie infé- rieure de la plaque latérale vers l'intérieur, ce qui en- gendre une meilleure étanchéité. Si le pivot se trouve, du fait d'un mouvement de la retenue de métal ou d'un mau- vais jugement, au-dessus du centre de poussée, alors des fuites sont beaucoup plus probables. L'emplacement optimal du pivot est légèrement au-dessous du centre de poussée. Plus particulièrement, l'emplacement du pivot est de préférence espacé d'une distance comprise entre 0,5 et 3 cm au-dessous du niveau du centre de poussée. Plus particulièrement, cette distan- ce est de préférence de l'ordre de 1 cm. La construction illustrée a été décrite à ti- tre d'exemple seulement et elle peut être considérablement modifiée. Par exemple, bien qu'il soit préférable de pla- cer les pivots un peu au-dessous du niveau du centre de poussée de la pression vers l'extérieur sur les plaques latérales, on pourrait placer les pivots sensiblement au même niveau que le centre de poussée afin d'obtenir l'a- vantage d'un mouvement d'inclinaison ou de basculement re- lativement libre des plaques latérales pour compenser la déformation des extrémités des rouleaux résultant de la dilatation thermique sans l'étanchéité renforcée à la partie inférieure de la retenue. On peut également modi- fier la manière particulière dont les plaques latérales sont reliées de façon pivotante aux poussoirs. En outre, puisque les corps de poussoir 27 sont obligés de suivre les guidages 29 pour se déplacer horizontalement, la fa- çon dont les vérins sont connectés à ces corps n'est pas essentielle et elle peut être modifiée. Plus précisément, il n'est pas essentiel d'aligner les vérins avec les pi- vots et on peut les placer au-dessous ou au-dessus du ni- veau des pivots. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement.à ceux de ses modes de réa- lisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire tou- tes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du techni- cien 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 le maintien d'une retenue de coulée (20) de métal fondu sur une paire de rouleaux de coulée refroidis (12) qui définissent un pincement (17) entre eux; le confinement de la retenue de coulée (20) par application d'une paire de structures de fermeture latérale (18) aux surfaces d'extrémité des rouleaux, aux extrémités du pin- cement; et la mise en rotation des rouleaux refroidis (12) dans des sens mutuellement opposés, pour engendrer un produit en bande solidifié (19) qui sort du pincement vers le bas; caractérisé en ce que les structures de fer- meture latérale (18,25) sont appliquées auxdites surfaces d'extrémité des rouleaux(12) par une paire de poussoirs agissant sensiblement horizontalement (21) reliés respec- tivement à chacune des structures de fermeture (18,25) par des liaisons pivotantes (26) qui permettent des mouve- ments d'inclinaison des structures de fermeture, les pous- soirs (21) appliquent des forces antagonistes dirigées vers l'intérieur aux structures de fermeture latérale, à l'endroit desdites liaisons pivotantes (26), et chacune des liaisons pivotantes (26) est disposée à l'endroit ou au-dessous du centre de poussée des forces dirigées vers l'extérieur, appliquées à la structure de fermeture laté- rale respective (18,25) par le métal fondu de la retenue (20). 2.- Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en outre en ce que chaque liaison pivotante (26) est disposée audessous dudit centre de poussée, de sorte que la structure de fermeture latérale respective (18,25) est sollicitée en rotation par la pression vers l'exté- rieur exercée sur elle par le métal fondu de la retenue, dans une direction telle que sa partie inférieure est pous- sée vers l'intérieur des rouleaux (12). 3.- Procédé suivant la revendication 2, carac- 12 térisé en outre en ce que la liaison pivotante (26) est disposée au-dessous dudit centre de poussée, à une distan- ce d'au moins 0,5 cm. 4.- Procédé suivant la revendication 3, carac- térisé en outre en ce que la liaison pivotante (26) est disposée audessous dudit centre de poussée, à une dis- tance d'environ 1 cm. 5.Appareil de coulée d'une bande de métal, comprenant une paire de rouleaux de coulée sensiblement horizontaux (12) qui définissent un pincement (17) entre eux; des moyens de distribution de métal (13-16) pour distribuer un métal fondu dans le pincement (17) entre les rouleaux de coulée (12) de manière à former une retenue de coulée (20) de métal fondu supporté sur les rouleaux15 (12); une paire de structures de fermeture latérale (18, ) qui sont en contact avec les surfaces d'extrémité des rouleaux (12) de manière à constituer des fermetures de confinement latéral de la retenue de coulée (20); des moyens de refroidissement des rouleaux de coulée (12);20 et des moyens de mise en rotation des rouleaux de coulée (12) dans des sens mutuellement opposés, de manière à pro- duire une bande coulée (19) qui sort du pincement vers le bas; caractérisé en ce qu'il comprend des applicateurs de fermeture latérale comportant une paire de poussoirs à25 action sensiblement horizontale (21) reliés respectivement à chacune des structures de fermeture latérale (18,25) par des liaisons pivotantes (26) qui permettent des mouvements d'inclinaison des structures de fermeture latérale, les poussoirs (21) sont disposés de manière à appliquer des30 forces antagonistes de fermeture vers l'intérieur aux structures de fermeture latérale, à l'endroit desdites liaisons pivotantes (26), et chacune des liaisons pivo- tantes (26) est disposée à un niveau au-dessus du pincement (17) tel que, en utilisation de l'appareil,elle se trouve à l'endroit ou au-dessous du centre de poussée des forces dirigées vers l'extérieur, appliquées à la plaque latérale respective par le métal fondu de la retenue (20). 6.- Appareil suivant la revendication 5, carac- térisé en outre en ce que chaque liaison pivotante (26) est disposée à un niveau au-dessus du pincement (17) tel que, en utilisation de l'appareil, elle se trouve au- dessous dudit centre de poussée de sorte que la structure de fermeture latérale respective est sollicitée par la pression vers l'extérieur, exercée sur elle par le métal fondu de la retenue (20), dans une direction telle que sa partie inférieure est poussée vers l'intérieur de la rete- nue. 7.- Appareil suivant la revendication 6, carac- térisé en outre en ce que la liaison pivotante (26) est disposée de sorte que, en utilisation, elle se trouve à au moins 0,5 cm au-dessous dudit centre de poussée. 8.- Appareil suivant une quelconque des re- vendications 5 à 7, caractérisé en outre en ce que les structures de fermeture latérale (18,25) comprennent une paire de plaques (18), qui viennent en contact avec les dites surfaces d'extrémité des rouleaux, et une paire de montures de plaque (25) qui tiennent les plaques (18) et sont reliées de façon pivotante aux poussoirs (21) par lesdites liaisons pivotantes (26). 9.- Appareil suivant une quelconque des re- vendications 5 à 8, caractérisé en outre en ce que les poussoirs (21) comprennent une paire de vérins à fluide sous pression (22). 10.- Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en outre en ce que les poussoirs (21) com- prennent une paire de corps de poussoir (27) actionnés par les vérins (22) et reliés de façon pivotante aux structures de fermeture par lesdites liaisons pivotantes (26). 11.- Appareil suivant la revendication 10, caractérisé en outre en ce que les corps de poussoir (27) sont montés sur des guidages (29) de façon à être obligés de se déplacer sensiblement horizontalement sous la commande des vérins (22).