Brevet FR2737859A1 — publié le 19970221

A DISPOSITIF DE SOUTIEN D'UNE FACE LATERALE D'UNE INSTALLATION DE COULEE CONTINUE DE BANDES METALLIQUES ENTRE CYLINDRES L'invention concerne la coulée continue des métaux. Plus précisément, elle concerne les dispositifs de confinement latéral du métal liquide dans les lingotières des machines de coulée continue de bandes minces, dont l'espace de coulée est limité par les surfaces latérales rapprochées de deux cylindres à axes horizontaux, énergiquement refroidis intérieurement et mis en rotation en sens contraires. Sur ce type de machine de coulée continue, dit "coulée entre cylindres", dont l'application industrielle à la coulée de bandes d'acier d'environ 2 à 10 mm d'épaisseur est actuellement en cours, le confinement latéral du métal liquide dans l'espace de coulée défini par les cylindres est assuré par des plaques qui sont appliquées contre les extrémités planes des cylindres, appelées "chants", par un dispositif approprié. Ces plaques sont habituellement désignées par les termes "faces latérales" ou "petites faces". Leur partie centrale destinée à être au contact du métal liquide est en matériau réfractaire, de même, en général, que leur périphérie qui frotte contre les cylindres en s'usant progressivement. Il est indispensable qu'elles soient en contact aussi étanche que possible avec les cylindres, car des infiltrations de métal liquide dans leur zone de contact auraient des effets désastreux sur la qualité des rives de la bande coulée. Celles- ci prendraient une forme dentelée, et seraient excessivement fragiles. Elles risqueraient alors de se séparer du reste de la bande et de rester collées aux cylindres. Si ce collage persistait pendant un tour complet des cylindres et si les lambeaux de rives pénétraient donc dans l'espace de coulée, cela pourrait donner lieu à de graves détériorations des surfaces des cylindres. Au pire, ces infiltrations de métal pourraient parvenir jusqu'à l'extérieur de la machine, ce qui imposerait l'arrêt immédiat de la coulée. De tels défauts d'étanchéité peuvent avoir des causes multiples, parmi lesquelles on peut citer: -les déformations des cylindres et des faces latérales, dues aux sollicitations mécaniques et thermiques qu'ils subissent, en particulier au tout début de la coulée lors de leur mise en régime thermique; - l'usure progressive des faces latérales ou des cylindres, qui n'est pas toujours uniforme sur l'ensemble de leurs zones de contact; - l'usure instantanée des faces latérales provoquée par le passage d'une infiltration de métal solidifié. Il a déjà été proposé de résoudre ces problèmes d'étanchéité en provoquant une usure contrôlée des faces latérales par un frottement maîtrisé de celles-ci contre les cylindres. On régénère ainsi en permanence les surfaces de contact des faces latérales, en les adaptant au mieux aux éventuelles évolutions de la forme des parties des cylindres sur lesquelles elles s'appuient. On peut citer, à cet égard, le document EP-A- 546206. Il enseigne de presser tout d'abord fortement les faces latérales contre les cylindres en rotation avant le début de la coulée, afin de leur faire épouser la configuration initiale exacte des chants des cylindres. Ensuite on relâche un peu cette pression, puis on démarre la coulée en remettant temporairement une forte pression sur les faces latérales, de manière à créer délibérément une usure qui conforme les faces latérales aux chants des cylindres. En cours de coulée, on continue à appliquer les faces latérales contre les cylindres, en compensant leur usure par un déplacement à une vitesse modérée prédéterminée. On provoque ainsi une usure maîtrisée assurant le renouvellement permanent des surfaces de contact entre les faces latérales et les cylindres. La demande de brevet français FR9408319 apporte une amélioration à ce mode opératoire et à ceux qui en dériveraient en prévoyant des moyens permettant de déformer légèrement les faces latérales en modulant la pression appliquée sur leurs différentes zones. Ainsi, on tient compte des inégalités temporaires ou permanentes dans les efforts exercés sur les différentes parties des faces latérales par les cylindres. De telles inégalités peuvent se produire, par exemple, en cas de solidification parasite de métal infiltré entre la face latérale et un cylindre, ou lorsque les deux chants des cylindres contre lesquels est appliquée la face latérale ne sont pas parfaitement coplanaires et orthogonaux aux axes des cylindres. Ces modes opératoires ont cependant l'inconvénient d'imposer à chaque face latérale une usure par frottement qui est, certes, mesurable par l'intermédiaire de la vitesse d'avancement de la face latérale, mais qui n'est pas aisément contrôlable. Elle peut s'avérer inutilement importante dans le cas o la coulée se déroule sans incident particulier. Le but de l'invention est de procurer à l'opérateur les moyens d'imposer à la face latérale une usure contrôlée qui ne serait pas supérieure à ce qui serait strictement nécessaire au bon déroulement de la coulée. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de support d'une face latérale d'une installation de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces du type comportant deux cylindres refroidis à axes horizontaux, deux faces latérales appliquées contre les chants des cylindres, ledit dispositif de support comportant un chariot déplaçable à la commande selon une direction parallèle aux axes des cylindres, un dispositif de poussée porté par ledit chariot, et une platine solidaire de la face latérale, reliée audit dispositif de poussée par l'intermédiaire d'une plaque de poussée et d'organes de poussée prenant appui sur ladite plaque de poussée et ladite platine, caractérisé en ce que ladite platine comporte au moins un tirant traversant la plaque de poussée et dont l'extrémité libre est équipée d'une butée pouvant venir s'appliquer contre la face arrière de ladite plaque de poussée. Comme on l'aura compris, selon l'invention la platine supportant la petite face est équipée de un ou plusieurs tirants traversant la plaque de poussée, et dont les extrémités libres peuvent venir en butée contre la face arrière de la plaque de poussée. Ainsi, les organes de poussée, qui tendent normalement à éloigner la platine de la plaque de poussée pour appliquer la face latérale contre les cylindres en provoquant son usure, voient leur action limitée lorsque cette usure est devenue suffisamment prononcée pour que cette venue en butée soit réalisée. Il n'y a plus alors qu'un frottement minimal entre la face latérale et les cylindres, et l'usure de la face latérale se trouve quasiment annulée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux figures suivantes: - la figure 1 qui montre schématiquement vus de profil un dispositif selon l'invention et l'un des cylindres de coulée contre lesquels l'une des faces latérales de la machine de coulée entre cylindres est appliquée, les tirants étant en position telle qu'ils autorisent l'éloignement progressif de la platine par rapport à la plaque de poussée; - la figure 2 qui montre le même dispositif alors que les tirants sont en butée contre la face arrière de la plaque de poussée. La figure 1 représente une partie latérale d'une machine de coulée entre deux cylindres rapprochés à axes horizontaux mis en rotation et refroidis intérieurement, dont seul un des cylindres 1 est visible. L'autre partie latérale de la machine est équipée de manière similaire. L'espace de coulée défini par les deux cylindres est obturé latéralement par une face latérale 2 en matériau réfractaire dont la face avant est appliquée contre les chants 3 des cylindres 1. La face latérale 2 est fixée par sa face arrière sur une platine 4 qui est en un matériau tel qu'un matériau métallique. Cette platine 4 est de préférence refroidie pour éviter qu'elle ne soit affectée par des déformations d'origine purement thermique. Les déplacements et la force d'appui sur les cylindres 1 de la face latérale 2 sont commandés par un ensemble qui agit sur la platine 4 et qui va être décrit plus en détail. De manière connue, il comprend un chariot 5 mobile à la commande selon une direction parallèle aux axes de cylindres 1. Sur ce chariot 5 est monté un dispositif de poussée 6 tel qu'un vérin (ou un groupe de vérins) asservi en pression ou en position, comportant une tige 7 déplaçable à la commande, toujours selon la même direction parallèle aux axes des cylindres 1. Comme dans la demande de brevet français FR9408319 déjà citée, la tige 7 attaque une plaque de poussée 8, qui porte elle-même un ensemble d'organes de poussée 9, 9', 9", 9"', tels que des ressorts ou des vérins pilotés, exerçant leur effort sur la face arrière 10 de la platine 4. Ces organes sont répartis sur une zone dont la forme correspond de préférence à celle de la face latérale 2. Ils ont pour fonction habituelle d'appliquer fortement la face latérale 2 contre les chants des cylindres 1, par l'intermédiaire de la platine 4. Mais ils autorisent un léger recul d'au moins la portion de la face latérale 2 qui est située dans leur prolongement, lorsqu'une solidification parasite s'interpose entre elle et l'un des cylindres 1, sans pour autant que les conditions de contact entre le restant de la face latérale 2 et les cylindres 1 en soient fortement affectées. On se reportera au texte de la demande française précitée pour plus de détails. Selon l'invention, dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, une pluralité de tirants 11, 11' sont fixés à la face arrière de la platine 4 et orientés sensiblement perpendiculairement à elle. Ces tirants 11, 11 ' traversent la plaque de poussée 8 grâce à des passages 12, 12' qui y sont ménagés à cet effet, et leur extrémité libre est équipée d'une butée 13, 13' de dimensions supérieures à celles des passages 12, 12'. Les longueurs des tirants 11, 11' sont choisies de telle sorte que les butées 13, 13' puissent i5 venir en appui contre la face arrière 14 de la plaque de poussée 8 avant que les organes de poussée 9, 9', 9", 9"' n'aient atteint leur extension maximale possible. Le matériau des tirants doit présenter de bonnes propriétés de résistance et de stabilité dimensionnelle aux températures rencontrées dans cette zone de la machine. On recommande d'utiliser, par exemple, un acier inoxydable à faible coefficient de dilatation. La figure 1 représente l'installation dans son état initial, au début de la coulée, avec une face latérale 2 présentant une épaisseur (e). Compte tenu de la position initiale du dispositif de poussée 6, les ressorts qui, dans l'exemple représenté, constituent les organes de poussée 9, 9', 9", 9"', sont dans un état de compression correspondant à une distance (d) entre la platine 4 et la plaque de poussée 8. D'autre part, les butées 13, 13' des tirants 11, 11' sont, dans cet état initial, à une distance (d) de la face arrière 14 de la plaque de poussée 8. La figure 2 représente la même installation à un instant ultérieur de la coulée. Dans l'intervalle, la position du dispositif de poussée 6 n'a pas varié, mais la face latérale 2 a subi une usure progressive, du fait de son frottement contre les chants des cylindres 1. Cette usure a eu pour effet d'augmenter graduellement la distance séparant la plaque de poussée 8 et la platine 4 sous l'action des ressorts 9, 9', 9", 9"' et du relâchement de leur état de compression. Cette distance, ou au moins ses variations, peut être estimée par exemple à l'aide de capteurs de déplacement intégrés aux organes de poussée 9, 9', 9", 9"'. Lorsque cette usure a été telle que la face latérale a pris une épaisseur égale à (e-d'), la distance entre la plaque de poussée 8 et la platine 4 a pris une valeur égale à (d+d'), et les butées 13, 13' des tirants 11, 11' sont venues se mettre en appui sur la face arrière 14 de la plaque de poussée 8. Cela a eu pour effet d'interrompre l'avancée de la platine 4 vers les cylindres 1. A ce moment, en marche normale de l'installation, la face latérale 2 n'est plus appliquée contre les chants des cylindres 1 qu'avec une force très faible garantissant un frottement minimal entre eux, juste suffisant pour assurer l'étanchéité de l'espace de coulée. Ce frottement minimal permet de maintenir une usure très faible de la face latérale 2, et donc d'augmenter sa durée de vie. On peut, en conséquence, proposer une procédure de coulée qui serait la suivante. Préalablement à la coulée, on place l'installation dans la configuration précédemment décrite et représentée sur la figure 1. Puis on démarre la coulée, et par suite de l'usure progressive de la face latérale 2, on finit par se retrouver dans la configuration précédemment décrite et représentée sur la figure 2, o les butées 13, 13' des tirants 11, 11' sont en butée contre la face arrière 14 de la plaque de poussée 8. Le moment o on parvient à cet état peut être détecté grâce, par exemple, à des capteurs de déplacement intégrés aux organes de poussée 9, 9', 9", 9"'. Si du métal solidifié vient s'insérer entre la face latérale 2 et l'un des cylindres 1, l'ensemble face latérale 2- platine 4 peut reculer au moins localement, ce recul étant d'autant plus localisé que cet ensemble présente une certaine souplesse et que les organes de poussée 9, 9', 9", 9'" sont plus nombreux. A ce moment, la butée 13, 13' d'un ou de plusieurs tirants 11, 11' n'est plus au contact de la plaque de poussée 8, et le ou les organes de poussée 9, 9", 9", 9"' les plus proches de la zone o se trouve l'infiltration reprennent leur fonction d'application ferme de la face latérale 2 contre les cylindres 1. Cela dure jusqu'à la disparition de l'infiltration si sa présence n'est que temporaire, ou, si l'infiltration persiste durablement, jusqu'à ce que l'usure locale de la face latérale 2 entraîne la reprise du contact entre la ou les butées 13, 13' et la plaque de poussée 8. Afin de régénerer périodiquement la surface de la face latérale 2 qui est au contact des cylindres 1 et d'éviter ainsi que des usures locales trop prononcées ne détériorent les conditions d'étanchéité à son niveau, on prévoit de réaliser périodiquement une mise en mouvement de la tige 7 du dispositif de poussée 6 en direction des cylindres 1. On rapproche ainsi la plaque de poussée 8 des cylindres 1, ce qui a pour effet d'éloigner les butées 13, 13' de tous les tirants 11, 11' par rapport à la plaque de poussée 8 et de restaurer une application ferme de la face latérale 2 contre les cylindres 1 par les organes de poussée 9, 9', 9", 9"'. Cette application ferme dure jusqu'à ce que l'usure de la face latérale 2 soit suffisamment prononcée pour que le contact entre les butées 13, 13' et la plaque de poussée 8 soit à nouveau réalisé, et qu'on retrouve ainsi les conditions de frottement minimal souhaitées. On peut choisir de réaliser cette opération de manière régulière, en imposant une vitesse moyenne de déplacement de l'ordre de 1 à 10 mm/h à la plaque de poussée 8. Cette vitesse de déplacement correspond à la vitesse d'usure que l'on souhaite imposer à la face latérale 2 en l'absence d'infiltrations de métal solidifié. Cette vitesse est notablement inférieure à celles qui sont habituellement imposées par les dispositifs classiques d'application des faces latérales contre les cylindres, et qui se chiffirent à quelques dizaines de mm/h. On peut également choisir de surimposer à ce déplacement périodique systématique de la tige 7 des déplacements épisodiques plus importants à des moments déterminés par l'opérateur ou l'automate qui gère le fonctionnement de l'installation. Cela peut être le cas lorsque, par exemple, on aura constaté des reculs de relativement fortes amplitudes sur une partie ou sur l'ensemble de la face latérale 2, qui seraient l'indice de la présence d'infiltrations de métal solidifié entre la face latérale 2 et les cylindres 1 susceptibles d'entraîner une usure exceptionnelle de la face latérale 2. Dans ces cas, il est souhaitable d'obtenir une régénération rapide de la surface de contact face latérale 2-cylindres 1, ce que permet un déplacement de la tige 7 spécialement réalisé dans cette intention. En principe, la présence d'un seul tirant, placé par exemple dans la région centrale de la platine 4 supportant la face latérale, est suffisante pour obtenir l'effet recherché. Toutefois, il est préférable de prévoir une pluralité de tirants 13, 13' (par exemple trois) répartis sur la platine 4 sur une zone de forme correspondant à celle de la face latérale 2. De cette façon, en particulier lorsque l'ensemble face latérale 2-platine 4 présente une certaine souplesse ou des possibilités de débattement dans les trois dimensions, il est possible de mieux prendre en compte les reculs localisés de la face latérale 2, de même que les défauts d'alignement des chants des cylindres 1 l'un sur l'autre. Afin que, lors des débattements de la platine 4 qui ne seraient pas strictement parallèles à raxe des cylindres 1, les déplacements des tirants 11, 11' ne soient pas gênés, il faut prévoir un jeu suffisamment important entre eux et les parois des passages 12, 12' ménagés à leur intention dans la plaque de poussée 8. L'invention est, par ailleurs, parfaitement compatible avec l'utilisation de faces latérales 2 auxquelles, comme il est connu, on imprimerait un mouvement d'oscillation dans le plan des faces planes des cylindres 1, 1'. REVENDICATIONS 1- Dispositif de support d'une face latérale (2) d'une installation de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces du type comportant deux cylindres (1) refroidis à axes horizontaux, deux faces latérales (2) appliquées contre les chants (3) des cylindres (1), ledit dispositif de support comportant un chariot (5) déplaçcable à la commande selon une direction parallèle aux axes des cylindres (1), un dispositif de poussée (6) porté par ledit chariot (5), et une platine (4) solidaire de la face latérale (2), reliée audit dispositif de poussée (6) par l'intermédiaire d'une plaque de poussée (8) et d'organes de poussée (9, 9', 9", 9"') prenant appui sur ladite plaque de poussée (8) et ladite platine (4), caractérisé en ce que ladite platine (4) comporte au moins un tirant (11, 11') traversant la plaque de poussée (8) et dont l'extrémité libre est équipée d'une butée (13, 13') pouvant venir s'appliquer contre la face arrière (14) de ladite plaque de poussée (8). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite platine (4) comporte trois tirants (13, 13'). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits tirants (13, 13') sont répartis sur une zone de forme correspondant à celle de la face latérale (2). 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits organes de poussée (9, 9', 9", 9"') sont des ressorts. ) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits organes de poussée (9, 9', 9", 9"') sont des vérins pilotés.