Brevet FR2778126A1 — publié le 19991105

COULEE DE FEUILLARDS METALLIQUES La présente invention concerne la coulée continue de feuillards métalliques dans une installation de coulée à deux rouleaux. Elle trouve une application particulière, mais non exclusive, dans le domaine de la coulée de feuillards métalliques. Dans une installation de coulée à deux rouleaux, le métal en fusion est introduit entre une paire de rouleaux horizontaux et contrarotatifs, qui sont refroidis de telle manière que les couches de métal se solidifient sur les surfaces des rouleaux en mouvement et qu'elles soient réunies au niveau de l'écartement entre eux pour ainsi obtenir un produit solidifié en forme de feuillard, qui15 est acheminé vers le bas à partir de la zone d'écartement entre les rouleaux. Le terme "écartement" est utilisé ici pour désigner l'ensemble de la zone dans laquelle les rouleaux sont le plus près l'un de l'autre. Le métal en fusion peut être versé à partir d'une poche de coulée20 dans un récipient plus petit ou dans une série de récipients à partir desquels il s'écoule, par l'intermédiaire d'un ajutage d'amenée de métal, situé au- dessus de la zone d'écartement afin de diriger le métal vers l'écartement entre les rouleaux, pour ainsi former25 un bain de coulée de métal en fusion, soutenu par les surfaces de coulée des rouleaux, immédiatement au-dessus de la zone d'écartement et s'étendant dans le sens de la longueur de l'écartement. Ce bain de coulée est confiné entre des plaques latérales, ou barrages, maintenus en30 contact de glissement avec les surfaces d'extrémité des rouleaux afin d'empêcher que les deux extrémités du bain de coulée ne puissent s'échapper. Il est extrêmement important de maintenir un contact étanche satisfaisant entre les plaques latérales et les surfaces d'extrémités des rouleaux, car des fuites 2 pourraient provoquer l'apparition de graves défauts au niveau des bords du produit coulé et parce que, d'autre part des fuites de métal en cours de solidification sont susceptibles de donner lieu à une destruction rapide des5 surfaces d'usure des plaques latérales et une perte totale de l'étanchéité. Ce problème est aggravé par la déformation des extrémités des rouleaux, du fait de la dilatation thermique pendant la coulée. Des parties des rouleaux, qui passent dans le bain de métal en fusion, 10 lors de chaque rotation, sont progressivement chauffées au fur et à mesure qu'elles se déplacent depuis les zones supérieures en direction de la zone d'écartement. Par conséquent, les parties médianes des rouleaux ont tendance à se dilater vers l'extérieur, dans la zone de15 l'écartement, davantage que les parties supérieures des rouleaux, ce qui déforme la surface d'extrémité des rouleaux au cours de la coulée. Cela peut engendrer une usure excessive des plaques latérales adjacentes à la zone d'écartement.20 La demande de brevet australien n 34 397/95 et le brevet correspondant des Etats-Unis n 5 588 479 décrivent une installation de coulée à deux rouleaux, dans laquelle les plaques latérales sont maintenues dans une paire de structures, qui sont reliées, de manière25 pivotante par des éléments de connexion à pivot, à des dispositifs de poussée à action horizontale, pour ainsi permettre des mouvements d'inclinaison des structures de délimitation pour que les plaques d'extrémité puissent s'auto-aligner sur les extrémités des rouleaux, pour30 rattraper des défauts d'alignement à l'extrémité des rouleaux, soit du fait d'un mauvais alignement initial, soit à cause d'une déformation des extrémités des rouleaux, provoquée par la dilatation thermique pendant la coulée. On précise, en outre, que chaque élément de35 connexion à pivot devrait, de préférence, être disposé au-dessous du centre des sollicitations exercées par les forces agissant vers l'extérieur et appliquées à la structure correspondante de délimitation latérale par le métal en fusion du bain de coulée, pour amener la structure de délimitation latérale à tourner du fait de la pression exercée vers l'extérieur par le métal en fusion du bain de coulée, dans une direction telle que la partie inférieure soit poussée vers l'intérieur par rapport aux rouleaux.10 La conception décrite dans la demande de brevet australien n 34 397/95 et dans le brevet correspondant des Etats-Unis no 5 588 479 s'est révélée raisonnablement efficace lors de la coulée de minces feuillards d'acier. Toutefois, la présence d'un simple joint à rotule peut15 entraîner des difficultés de fonctionnement dans certains cas. Plus précisément, le simple joint à rotule permet aux plaques non seulement de basculer longitudinalement et latéralement par rapport aux rouleaux pour assurer l'auto- alignement requis des plaques, mais les plaques20 peuvent également tourner librement dans leurs propres plans généraux, c'est-à-dire qu'elles peuvent chacune tourner autour d'un axe horizontal s'étendant longitudinalement au bain de coulée. On a trouvé que de tels mouvements de rotation des plaques peuvent amener25 celles-ci à exposer des aires différentes de surface de contact aux extrémités des rouleaux et que, si les plaques sont déjà usées, elles peuvent présenter des dénivellations qui perturbent le contact avec les faces nouvellement exposées, ce qui aboutit à un contact30 médiocre, à un défaut d'alignement des barrages latéraux et à des fuites de métal en fusion hors du bain de coulée. Le but de la présente invention consiste, par conséquent, à proposer un agencement amélioré, dans lequel les mouvements de basculement d'auto-alignement35 des plaques sont autorisés, mais dans lequel les plaques 4 sont retenues contre toute rotation totalement indésirable. Selon la présente invention, on propose donc une installation de coulée à deux rouleaux pour la coulée de feuillards métalliques, comprenant une paire de rouleaux de coulée globalement horizontaux, définissant un écartement entre eux; un moyen d'amenée de métal servant à acheminer du métal en fusion vers la zone d'écartement entre les rouleaux de coulée, afin de former un bain de coulée de métal en fusion, soutenu par les rouleaux; une paire de plaques latérales prévues pour venir en contact avec des surfaces d'extrémité des rouleaux, pour ainsi constituer des délimitations de retenue latérale15 pour le bain de coulée; et un moyen pour entraîner en rotation les rouleaux de coulée dans des sens mutuellement opposés pour ainsi produire un feuillard coulé, acheminé vers le bas à partir de la zone d'écartement;20 dans laquelle l'installation comprend un moyen d'application de délimitation latérale, comprenant une paire d'éléments de maintien de plaques latérales servant à maintenir les plaques latérales, une paire de dispositifs de poussée à action globalement horizontale et reliés à chacun des éléments de maintien de plaques latérales par des éléments de connexion à pivot permettant des mouvements d'inclinaison des plaques latérales, les dispositifs de poussée étant prévus pour appliquer, aux plaques latérales, des forces de fermeture30 opposées et dirigées vers l'intérieur, et les éléments de connexion à pivot, situés entre les dispositifs de poussée et les éléments de maintien de plaques, étant propres à permettre aux plaques latérales de s'auto- aligner sur les extrémités des rouleaux, par des35 mouvements de basculement à la fois longitudinalement et latéralement par rapport aux rouleaux, mais à retenir les plaques latérales contre toute rotation dans les plans généraux des plaques. Les dispositifs de poussée peuvent comprendre une paire d'unités à piston et cylindre à commande par pression de fluide. Les dispositifs de poussée peuvent, en outre, comprendre une paire de corps de poussée sur lesquels agissent les unités à piston et cylindre, et reliés de10 manière pivotante aux éléments de maintien de plaques par lesdits éléments de connexion à pivot. De préférence, chaque élément de connexion à pivot définit un axe vertical de pivotement et un axe horizontal de pivotement, qui est perpendiculaire à l'axe15 vertical de pivotement et qui s'étend transversalement aux extrémités des rouleaux, et il est tel que le mouvement de l'élément correspondant de maintien de plaque, par rapport au corps de poussée, soit limité à des mouvements de pivotement autour desdits axes vertical20 et horizontal de pivotement. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs mieux de la description détaillée, qui va suivre, d'une mode particulier de réalisation de celle-ci en liaison avec les dessins25 annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe verticale d'une installation de coulée à deux rouleaux; la figure 2 est une vue en plan de l'installation de coulée à deux rouleaux selon la figure 1; la figure 3 montre l'un d'une paire d'éléments d'application de plaques latérales, incorporés dans l'installation; et la figure 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 4-4 à la figure 3. L'installation de coulée représentée comprend une 6 paire de rouleaux identiques de coulée 1, définissant un écartement 2 entre eux. Du métal en fusion est fourni, pendant une opération de coulée, à partir d'une poche de coulée (non montrée), en passant par un panier de coulée5 3, un répartiteur 4 et un ajutage d'alimentation 5, pour arriver dans la zone d'écartement entre les rouleaux 1 de manière à produire un bain de coulée 6 de métal en fusion, soutenu par les surfaces de coulée 12 des rouleaux au-dessus de la zone d'écartement. Les10 extrémités du bain de coulée sont retenues par une paire de plaques latérales réfractaires de délimitation 18, qui sont appliquées sur des extrémités en gradin des rouleaux, par une paire de dispositifs de poussée 21 comprenant des unités de vérins hydrauliques 22. Le15 panier de coulée 3 comporte une tige d'obturation 7, qui peut être actionnée pour permettre au métal en fusion de s'écouler à partir du panier de coulée, par l'intermédiaire d'un ajutage de sortie 8 et d'un conduit réfractaire à épaulement 9, jusque dans le répartiteur 4.20 Les rouleaux de coulée 1 sont refroidis par eau, de telle manière que les couches de métal en fusion se solidifient sur les surfaces des rouleaux en mouvement et soient rassemblées au niveau de la zone d'écartement 2 entre ceux-ci, pour produire un feuillard 19 en tant que25 produit solidifié, à la sortie des rouleaux. Ce produit peut être acheminé vers un enrouleur classique (non montré). L'installation de coulée à deux rouleaux représentée est, telle qu'elle a été décrite jusqu'à présent, du type montré et décrit, plus en détail, dans le brevet australien n 664 670 et dans le brevet des Etats-Unis n 5 488 988, et l'on pourra se référer à ces brevets pour y trouver des détails appropriés sur la construction, qui ne font pas partie de la présente35 invention. Les plaques latérales 18 sont montées dans des éléments de maintien 25, qui sont reliés de manière articulée aux dispositifs de poussée 21, de telle sorte que les plaques latérales puissent pivoter autour des 5 éléments de connexion à pivot et que les dispositifs de poussée appliquent des forces opposées, par l'intermédiaire des pivots. Selon la présente invention, les éléments de connexion à pivot sont prévus de telle manière que chaque plaque latérale puisse basculer10 longitudinalement aux rouleaux, par un mouvement de pivotement autour d'un axe horizontal de pivotement transversal par rapport aux rouleaux, et qu'elle puisse basculer latéralement aux rouleaux, par un mouvement de pivotement autour d'un axe vertical de pivotement15 perpendiculaire à l'axe horizontal de pivotement, le mouvement de pivotement des plaques étant limité à des mouvements autour de ces deux axes spécifiques, si bien que toute rotation des plaques dans un plan est empêché. Ainsi qu'on peut mieux le voir sur les figures 3 et 4, chaque plaque latérale 18 est montée dans un élément de maintien de plaque latérale 25, qui est relié, de manière articulée, par un tourillon de pivotement horizontal 26 et par une paire de tourillons de pivotement vertical 28, à un corps de poussée 29 situé au25 niveau de l'extrémité du dispositif de poussée 21 correspondant. Les tourillons de pivotement vertical 28 sont fixés au corps de poussée 29 et ils s'adaptent dans des fentes oblongues 27 ménagées dans l'élément de maintien de plaque. Les fentes 27 sont allongées dans le30 sens longitudinal par rapport au dispositif de poussée 21, afin de laisser un petit jeu autour des tourillons de pivotement 28, ce qui autorise un mouvement basculant limité de l'élément de maintien de plaque 25 autour du tourillon horizontal 21, longitudinalement aux rouleaux.35 Le tourillon de pivotement horizontal 26 est également monté sur le corps de poussée 29 et il pénètre dans un palier 30, intérieurement convexe et présent dans l'élément de maintien de plaque, de telle manière que l'élément de maintien de plaque 25 puisse basculer5 latéralement aux rouleaux de coulée autour de l'axe vertical défini par les tourillons de pivotement 28. Le degré de liberté ainsi possible quant à un basculement de l'élément de maintien de plaque peut être limité par contact avec des butées prévues sur le corps de poussée10 29. Les éléments de maintien de plaques latérales 25 comprennent des éléments latéraux 31, pourvus d'éléments en U, orientés vers l'intérieur pour recevoir les plaques latérales 18, et montés sur des plaques de soutien envers15 32 en acier inoxydable, qui sont reliées à des corps de support 33 par des boulons de fixation 34 de manière à laisser un espace d'air entre les plaques de soutien envers et le corps de support. L'espace d'air assure une isolation thermique de la partie formant corps principal20 de l'élément de maintien de plaque, et les parties extérieures, qui viennent en fait en contact avec les plaques latérales, peuvent être aisément remplacées lorsqu'elles sont endommagées ou déformées par l'usage. Les tourillons de pivotement horizontal 26 sont placés à une hauteur telle au-dessus du niveau de la zone d'écartement entre les rouleaux de coulée, que l'effet de la pression, exercée sur les plaques latérales pour les repousser vers l'extérieur, du fait du métal en fusion du bain de coulée, aboutit à une sollicitation des plaques30 latérales pour les faire tourner autour des pivots, dans un sens tel que leurs extrémités inférieures soient poussées vers l'intérieur de manière à créer une augmentation de la pression d'étanchéité au niveau du fond du bain de coulée. Cet agencement autorise une35 inclinaison des plaques latérales de manière à rattraper 9 une déformation des surfaces d'extrémité des rouleaux de coulée, à cause de la dilatation thermique au cours de la coulée, et il maintient en même temps une action de sollicitation, qui augmente les forces d'étanchéité au5 niveau du fond du bain, de manière à neutraliser l'augmentation de la pression ferrostatique au fond du bain, o existe par conséquent la tendance la plus forte aux fuites. L'emplacement adéquat des pivots dépendra du diamètre des rouleaux de coulée, de la hauteur du bain de coulée et de l'épaisseur du feuillard en cours de coulée. Notre demande de brevet australien n 34 397/95 et le brevet des EtatsUnis n 5 588 479 décrivent en détail la manière selon laquelle on peut déterminer un emplacement15 correct des pivots. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que20 des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation de coulée de feuillard à deux rouleaux pour la coulée de feuillards métalliques, comprenant une paire de rouleaux de coulée (1) globalement horizontaux, définissant une zone d'écartement (2) entre eux; des moyens d'amenée de métal (3, 4, 5) servant à acheminer du métal en fusion vers la zone d'écartement (2) entre les rouleaux de coulée (1), afin de former un bain de coulée (6) de métal en fusion, soutenu par les rouleaux (1); une paire de plaques latérales (18) prévues pour venir en contact avec des surfaces d'extrémité des rouleaux (1), pour ainsi constituer des délimitations de retenue latérale pour le15 bain de coulée (6); un moyen de commande pour entraîner en rotation les rouleaux de coulée dans des sens mutuellement opposés pour ainsi produire un feuillard coulé (19), acheminé vers le bas à partir de la zone d'écartement (2); une paire d'éléments de maintien de20 plaques latérales (25) servant à maintenir les plaques latérales (18), et une paire de dispositifs de poussée (21) à action globalement horizontale pour appliquer, aux plaques latérales (18), des forces de fermeture, opposées et dirigées vers l'intérieur, caractérisée en ce que les25 dispositifs de poussée (21) sont reliés aux éléments de maintien de plaques latérales (25) par des éléments de connexion à pivot (26, 28), qui permettent aux plaques latérales (18) de s'auto-aligner sur les extrémités des rouleaux, par des mouvements de basculement à la fois30 longitudinalement et latéralement aux rouleaux (1), mais qui retiennent les plaques latérales contre toute rotation dans les plans généraux des plaques. 2. Installation de coulée de feuillard à deux rouleaux selon la revendication 1, caractérisée en outre en ce que les dispositifs de poussée (21) comprennent une I! paire d'unités à piston et cylindre (22) à commande par pression de fluide. 3. Installation de coulée à deux rouleaux selon la revendication 2, caractérisée en outre en ce que les dispositifs de poussée (21) sont une paire d'unités hydrauliques à piston et cylindre (22). 4. Installation de coulée à deux rouleaux selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en outre en ce que les dispositifs de poussée (21)10 comprennent en outre une paire de corps de poussée (29), sur lesquels agissent les unités à piston et cylindre (22), et qui sont reliés de manière pivotante aux éléments de maintien de plaques (25) par lesdits éléments de connexion à pivot (26, 28). 5. Installation de coulée à deux rouleaux selon la revendication 4, caractérisée en outre en ce que chaque élément de connexion à pivot (26, 28) définit un axe vertical de pivotement et un axe horizontal de pivotement, qui est perpendiculaire à l'axe vertical de20 pivotement et qui s'étend transversalement aux extrémités des rouleaux, de telle manière que le mouvement de l'élément correspondant de maintien de plaque, par rapport au corps de poussée (29), soit limité à des mouvements de pivotement autour desdits axes vertical et25 horizontal de pivotement. 6. Installation de coulée à deux rouleaux selon la revendication 5, caractérisée en outre en ce que chaque élément de maintien de plaque (25) est relié, de manière à pouvoir pivoter, à un corps de poussée (29) respectif par un tourillon de pivotement horizontal (26), définissant ledit axe de pivotement horizontal, et par une paire de tourillons de pivotement vertical (28) définissant ledit axe de pivotement vertical. 7. Installation de coulée à deux rouleaux selon la revendication 6, caractérisée en outre en ce que les 12 tourillons de pivotement vertical (28) sont fixés au corps de poussée (29) respectif et s'adaptent dans des fentes oblongues (27) ménagées dans l'élément de maintien de plaque, lesdites fentes s'étendant longitudinalement5 au dispositif de poussée (21) afin de définir des jeux autour des tourillons de pivotement vertical (28), pour ainsi autoriser un mouvement de basculement limité de l'élément de maintien de plaque (25) autour du tourillon de pivotement horizontal (26), longitudinalement aux10 rouleaux (1). 8. Installation de coulée à deux rouleaux selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisée en outre en ce que ledit tourillon de pivotement horizontal (26) est monté sur le corps de poussée (29) et pénètre dans un palier convexe (30) situé dans l'élément de maintien de plaque (25), de telle manière que l'élément de maintien de plaque (25) puisse basculer latéralement aux rouleaux de coulée, autour de l'axe de pivotement vertical défini par les tourillons de pivotement vertical20 (28). 9. Installation de coulée à deux rouleaux selon la revendication 8, caractérisée en outre en ce que le degré de liberté du basculement de l'élément de maintien de plaque autour de l'axe de pivotement vertical est limité25 par des butées situées sur le corps de poussée (29). 10. Installation de coulée à deux rouleaux selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en outre en ce que les tourillons de pivotement horizontal (26) sont situés à une hauteur telle au-dessus30 du niveau de la zone d'écartement (2) entre les rouleaux de coulée (1), que l'effet de la pression, exercée sur les plaques latérales (18) pour les repousser vers l'extérieur, du fait du métal en fusion du bain de coulée, aboutit à une sollicitation des plaques latérales35 (18) pour les faire tourner autour des pivots, dans un 13 sens tel que leurs extrémités inférieures soient sollicitées vers l'intérieur de manière à créer une augmentation de la pression d'étanchéité au niveau du fond du bain de coulée.5 11. Installation de coulée à deux rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en outre en ce que les éléments de maintien de plaques latérales (25) comprennent des éléments latéraux (31), pourvus d'éléments en U, orientés vers l'intérieur, pour10 recevoir les plaques latérales (18), et montés sur des plaques de soutien envers (32), qui sont reliées à des corps de support (33) par des boulons de fixation (34) de manière à laisser un espace d'air entre les plaques de soutien envers (32) et le corps de support.