Brevet FR2741558A1 — publié le 19970530

L'invention concerne le domaine de l'oxycoupage des pièces métalliques, notamment de produits de coulée continue tels que les billettes. Lorsqu'une pièce métallique est coupée par oxycoupage, le jet d'oxygène de coupe émis par le chalumeau d'oxycoupage attaque une face de la pièce et ressort au niveau de la face opposée (la face attaquée est en général la face supérieure, le jet ressortant alors sous la pièce, par la face inférieure de celle-ci). Au fur et à mesure de la coupe, il se forme sur la face inférieure de la pièce, au niveau de la ligne de coupe, un cordon d'oxycoupage résultant de l'agglomération du métal en fusion provenant de la combustion. Une fois la passe de coupe terminée, il est donc nécessaire d'effectuer une passe de finition pour araser le cordon d'oxycoupage, afin de retrouver un aspect satisfaisant au niveau de l'arête de la nouvelle face résultant de la découpe. Cette passe de finition est en général réalisée par usinage mécanique. Il s'ensuit une opération qui nécessite un temps non négligeable pendant lequel les billettes doivent être arrêtées avant d'être évacuées. L'inconvénient devient particulièrement important lorsque plusieurs lignes de coulée sont utilisées, comme c'est souvent le cas dans les installations sidérurgiques. L'invention a précisément pour but de résoudre ce problème, en proposant une technique d'oxycoupage ne présentant pas les inconvénients précités. L'invention a ainsi pour but de concevoir un procédé d'oxycoupage de pièce métallique et un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé, permettant d'éviter les passes de finition prévues pour araser les cordons d'oxycoupage sur les pièces découpées, sans pour autant pénaliser de manière sensible les temps de fonctionnement. Il s'agit plus particulièrement d'un procédé d'oxycoupage de pièce métallique, notamment de billette de coulée continue, ce procédé étant remarquable par le fait qu'il consiste à appliquer, avant la coupe par un chalumeau d'oxycoupage, un plat perdu sur une face de la pièce à découper opposée à la face attaquée par le jet d'oxycoupage, ce plat perdu étant disposé suivant le trajet prévu du jet d'oxycoupage de façon à être ensuite découpé progressivement en même temps que la pièce tout en recueillant le métal en fusion qui adhère sur lui, ledit plat perdu avec les bavures qu'il porte étant détaché de ladite pièce en fin de découpe. Grâce à ce plat perdu, qui ne représente pas une pièce onéreuse, on parvient à éviter la formation de cordons d'oxycoupage sur la pièce métallique découpée, et par suite les passes de finition qui étaient initialement prévues pour araser les cordons d'oxycoupage dans les techniques traditionnelles. Le plat perdu peut être fixé sur la pièce à découper par soudage. Selon une variante preférée, le plat perdu est fixé sur la pièce à découper par agrafage ou clouage, et les moyens d'agrafage ou de clouage sont avantageusement calés sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage de façon à être découpés ou fondus successivement au fur et à mesure de la découpe de la pièce et du plat perdu. Grâce à cette dernière caractéristique, on procède à une passe d'oxycoupage normale, sans se préoccuper de la séparation finale du plat perdu d'avec la pièce métallique découpée, laquelle est réalisée automatiquement en fin de coupe. On pourra utiliser un plat perdu en forme de plaquette métallique plane, ou en variante en forme de barreau de section ronde ou ovale. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé d'oxycoupage conforme à la définition précitée, ledit dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte un moyen applicateur permettant d'appliquer un plat perdu sur une face de la pièce à découper, et un moyen de positionnement de ce moyen applicateur qui est asservi à la commande de positionnement du chalumeau d'oxycoupage de façon à permettre un calage dudit plat perdu sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage. Grâce à ce dispositif, qui peut être aisément conçu de façon mobile et pilotée, il est possible d'organiser l'application d'un plat perdu sous chaque pièce métallique provenant individuellement de plusieurs lignes de coulée continue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures, où - la figure 1 illustre en perspective une billette de coulée continue équipée inférieurement d'un plat perdu, conformément au procédé de l'invention, la billette et le plat perdu associés étant en cours de découpe par un chalumeau d'oxycoupage de type traditionnel déplacé sur des rails - la figure 2 est une vue frontale partielle de la billette avec son plat perdu, en cours d'oxycoupage - la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 1, le plan de coupe correspondant au plan du jet d'oxycoupage qui se déplace dans une direction fixe sensiblement transversale à la billette - la figure 4 illustre en perspective une variante dans laquelle le plat perdu est fixé par clouage sur la face inférieure de la billette à découper, les moyens de clouage étant en outre calés sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage; - la figure 5 est une vue frontale analogue à celle de la figure 2 pour la variante de la figure 4 à plat perdu fixé par clouage - la figure 6 est une coupe selon VI-VI de la figure 4, le plan de coupe correspondant comme précédemment au plan dans lequel se déplace le jet d'oxycoupage - la figure 7 est une vue en élévation illustrant un dispositif de mise en place de plats perdus sur la face inférieure de billettes provenant de plusieurs lignes de coulée continue ; et, - les figures 8 et 9, qui sont à rapprocher de la figure 5, illustrent en vue frontale deux variantes dans lesquelles le plat perdu est en forme de barreau de section respectivement ronde et ovale. La figure 1 permet de distinguer une pièce métallique à découper par oxycoupage, cette pièce étant ici représentée sous la forme d'un barreau parallélépipédique 1 tel que celui que l'on peut rencontrer pour les billettes de coulée continue. On a noté 2 la face supérieure de la billette 1, et 3 sa face inférieure. Conformément à la technique d'oxycoupage traditionnelle, il est prévu une installation mobile 10 comportant un chalumeau d'oxycoupage 11 porté par un chariot 12, ici représenté déplaçable sur des rails 15 selon une direction X, ledit chariot portant un bloc 13 de distribution et de raccordement du chalumeau d'oxycoupage 11, l'alimentation de ce chalumeau étant assurée par une canalisation 14 raccordée à une source d'oxygène de coupe non représentée ici. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, un plat perdu 20, ici réalisé sous la forme d'une plaquette métallique plane, est appliqué, avant que la coupe par le chalumeau d'oxycoupage 11 ne soit initiée, sur la face 3 de la pièce 1 qui est opposée à la face 2 attaquée par le jet d'oxycoupage noté 50. Ce plat perdu 20 doit être positionné en tenant compte du plan transversal P dans lequel se déplace le jet d'oxycoupage 50 lors de la passe de coupe. En l'espèce, on a prévu un plan de coupe qui est transversal à la direction longitudinale de la billette 1 à découper, et le plat perdu 20 est disposé selon cette direction transversale. Une fois le plat perdu 20 mis en place sur la billette de coulée continue, en appliquant (par exemple par soudage) sa face supérieure 21 contre la face inférieure 3 de la billette à découper 1, l'installation d'oxycoupage 10 est mise en fonctionnement, et le chalumeau 11 émet un jet d'oxycoupage 50 qui coupe progressivement la billette 1 et le plat perdu 20 qui lui est associé, cette coupe se réalisant au fur et à mesure du déplacement du chariot 12 portant le chalumeau d'oxycoupage 11, selon la direction transversale X. La figure 1 illustre un stade intermédiaire de l'étape de coupe sensiblement au niveau du tiers de la largeur de la billette à découper. On distingue alors une fente 5 dans la billette 1, et une fente 23 dans le plat perdu 20. Les figures 2 et 3 permettent de mieux distinguer la découpe simultanée de la billette 1 et du plat perdu associé 20.Lorsque le chariot 12 se déplace sur les rails 15, par l'intermédiaire de rouleaux 16 visibles sur les figures 2 et 3, le jet d'oxycoupage 50 découpe progressivement la billette 1 et le plat perdu 20, et le métal en fusion provenant de la combustion adhère sur la face extérieure 22 du plat perdu 20. Ce métal en fusion adhère donc sur le plat perdu 20, et non plus sur la billette 1, en formant sur ledit plat perdu un cordon d'oxycoupage noté 24 sur les figures 2 et 3. Lorsque le jet d'oxycoupage 50 est arrivé au bord opposé de la billette à découper et du plat perdu associé, il suffit alors de désolidariser de la billette 1 les deux parties du plat perdu 20 pour récupérer un tronçon de billette découpé présentant une face de coupe avec une arête exempte de cordon d'oxycoupage. il est dès lors inutile d'effectuer une quelconque passe d'usinage supplémentaire, dans la mesure où cette arête présente directe ment un état de surface satisfaisant à la fin de la passe de coupe. Les figures 4 à 6, qui sont à rapprocher des figures 1 à 3 précédemment decrites et pour lesquelles on a utilisé les mêmes références, illustrent une variante du procédé d'oxycoupage selon l'invention dans laquelle le plat perdu 20 est fixé à la face inférieure de la billette 1, non plus par soudage comme cela pouvait être le cas dans la variante des figures 1 à 3, mais par agrafage ou clouage. On a représenté ici des moyens de clouage 25, sous forme de clous à têtes rondes plates qui sont enfoncés à force dans la face inférieure 3 de la billette à découper, en traversant un orifice associé du plat perdu 20. Il est alors particulièrement avantageux de prévoir que ces moyens de clouage 25 soient calés sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage 50, c'est-à-dire au niveau de l'intersection entre le plan P et la face inférieure 3 de la billette à découper, de façon à être découpés ou fondus successivement au fur et à mesure de la découpe de la pièce 1 et du plat perdu 20. Sur les figures 4 et 6, on a illustré de façon imagée l'expulsion d'un clou 25 sous l'effet du jet d'oxycoupage 50 arrivant au niveau de celuici, mais il va de soi qu'il ne s'agit là que d'une illustration schématique, dans la mesure où, dans la pratique, les moyens de clouage seront en fait coupés en deux ou fondus par le jet d'oxycoupage, ce qu'il en reste étant accroché au plat perdu 20.Dans ce cas, on prévoira naturellement une hauteur de pointe minimale pénétrant dans la billette à découper (par exemple 2 à 3 mm) , cette hauteur étant choisie juste suffisante pour maintenir en place le plat perdu lors de la découpe. En variante, on pourra utiliser des moyens d'agrafage rapportés ou non. Comme moyens non rapportés, on peut citer la réalisation d'emboutis ou de crevés dans le plat perdu, formant des pointes suffisantes pour permettre l'accrochage sur la billette chaude à découper (variante non représentée ici). Avec ce mode d'exécution avantageux, le plat perdu est évacué tout naturellement par simple gravité, lorsque l'étape d'oxycoupage est terminée, ce qui permet de supprimer une éventuelle étape ultérieure associée au détachement du plat perdu en fin de découpe. Ainsi que cela est illustré sur les figures 8 et 9, qui sont à rapprocher de la figure 5 qui vient d'être décrite, on pourra remplacer la plaquette métallique plane formant le plat perdu 20, par un barreau de section ronde (figure 8) ou ovale (figure 9). Un tel barreau sera par exemple fixé par agrafage ou clouage, par exemple au moyen de clous 25, ces moyens étant de préférence calés sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage, afin d'obtenir l'avantage précédemment mentionné inhérent au placement des agrafes ou clous de fixation exactement à l'endroit du débouchage de la coupe. Le procédé d'oxycoupage selon l'invention est en outre parfaitement compatible avec une découpe par oxycoupage d'une pluralité de billettes de coulée continue provenant de plusieurs lignes différentes. On a illustré sur la figure 7 un dispositif mobile permettant de fixer un plat perdu sur la face inférieure 3 de chaque billette de coulée continue, en passant sous les billettes provenant de plusieurs lignes parallèles. On a noté 100 la direction d'évacuation des billettes 1, chaque billette passant individuellement entre des rouleaux 110 et 111 respectivement portés par des supports 112 et 113. On dispose en général d'une place disponible à l'endroit de dégagement des rouleaux qui est suffisamment vaste et dégagée pour permettre l'implantation d'un dispositif mobile, dont le déplacement peut être piloté par commande numérique en liaison avec la commande de positionnement du chalumeau d'oxycoupage.On distingue ainsi un moyen applicateur 102 constitué par un chariot 103 se déplaçant par des rouleaux 104 sur des rails fixes 105, en étant maintenu sur ces rails par des galets latéraux 106. Les rails 105 sont disposés dans la direction du plan P correspondant au plan de coupe de chaque billette individuelle. Le chariot 103 porte un vérin ou analogue 107 dont la tige mobile 108 porte un plateau support 109 équipé d'un plat perdu 20 muni de ses clous ou agrafes 25. Comme cela est schématisé par la flèche 101, la montée du plateau 109 réalise le clouage du plat perdu 20 sur la face inférieure 3 de la billette 1 à découper. On pourrait éventuellement prévoir un magasin 115 de plats perdus porté par le chariot mobile 103.De préférence, on prévoira un moyen (non représenté ici) de positionnement du moyen applicateur 102, qui est asservi à la commande de positionnement du chalumeau d'oxycoupage 11, de façon à permettre un calage précis du plat perdu 20 sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage, c'est-à-dire exactement dans le plan P précité. Ce positionnement asservi permettra également d'arrêter le chariot mobile 103 dans une position telle que le plat perdu 20 soit exactement centré sur la face inférieure de la billette, afin d'éviter qu'un bord du plat perdu soit saillant d'un côté ou de l'autre de la billette, car ce décalage latéral aurait pour conséquence de découvrir une partie de la face inférieure de la billette, et de laisser alors se former un cordon d'oxycoupage sur cette partie, de sorte que l'on retrouverait les inconvénients de la technique antérieure. Ainsi, avec un dispositif mobile et piloté tel que celui qui est illustré schématiquement sur la figure 7, il devient aisé d'alimenter plusieurs lignes de coulée, par exemple six, dans la mesure où l'opération d'application du plat perdu ne prend que très peu de temps, ce qui permet de réaliser les opérations de coupe pratiquement dans le même temps qu'avec une technique d'oxycoupage traditionnelle. On est ainsi parvenu à concevoir une technique d'oxycoupage permettant d'éviter les passes de finition prévues pour araser les cordons d'oxycoupage sur les pièces découpées par oxycoupage, sans pour autant pénaliser de manière sensible les temps de fonctionnement. On apporte ainsi une solution élégante et simple aux problèmes des bavures qui, malgré de nombreuses recherches de solutions diverses, tant mécaniques que thermiques, n'ont toujours pas été réglés. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1. Procédé d'oxycoupage de pièce métallique, notamment de billette de coulée continue, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, avant la coupe par un chalumeau d'oxycoupage (11), un plat perdu (20) sur une face (3) de la pièce à découper (1) opposée à la face (2) attaquée par le jet d'oxycoupage (50), ce plat perdu (20) étant disposé suivant le trajet prévu du jet d'oxycoupage (50) de façon à être ensuite découpé progressivement en même temps que la pièce (1) tout en recueillant le métal en fusion qui adhère sur lui, ledit plat avec les bavures qu'il porte étant détaché de ladite pièce en fin de découpe. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plat perdu (20) est fixé sur la pièce à découper (1) par soudage. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plat perdu (20) est fixé sur la pièce à découper (1) par agrafage ou clouage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'agrafage ou de clouage (25) sont calés sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage (50) de façon à être découpés ou fondus successivement au fur et à mesure de la découpe de la pièce (1) et du plat perdu (20). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise un plat perdu (20) en forme de plaquette métallique plane. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise un plat perdu (20) en forme de barreau de section ronde ou ovale. 7. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'oxycoupage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen applicateur (102) permettant d'appliquer un plat perdu (20) sur une face de la pièce à découper (1), et un moyen de positionnement de ce moyen applicateur (102) qui est asservi à la commande de positionnement du chalumeau d'oxycoupage (11) de façon à permettre un calage dudit plat perdu sur le trajet prévu du jet d'oxycoupage.