Brevet FR2786716A1 — publié le 20000609

J 2786716 DISPOSITIF D'APPLICATION D'UNE FACE LATERALE D'INSTALLATION DE COULEE CONTINUE DE BANDES METALLIQUES ENTRE DEUX CYLINDRES CONTRE LES FACES PLANES DES CYLINDRES L'invention concerne la coulée continue des métaux. Plus précisément, elle concerne les installations de coulée de bandes métalliques minces directement à partir de métal liquide, du type appelé ". Ces installations comportent, de manière habituelle, deux cylindres à axes horizontaux, dont les surfaces latérales cylindriques sont mises côte à côte à une distance minimale correspondant à l'épaisseur des bandes que l'on veut obtenir. Elles délimitent ainsi un espace de coulée, qui est obturé latéralement par deux plaques en matériau réfractaire, dites " faces latérales ", montées sur une platine métallique rigide, et que l'on applique contre les extrémités planes des cylindres. Les couches périphériques des cylindres sont en un matériau à conductivité thermique élevée (tel que le cuivre et ses alliages), et sont refroidies intérieurement de manière énergique. Chacune de ces faces latérales est maintenue en position au moyen d'un ensemble comportant généralement une pluralité d'organes qui la pressent contre les cylindres avec une force au moins suffisante pour empêcher que du métal liquide ne s'exfiltre hors de l'espace de coulée. Ces organes sont montés sur un bâti, et comportent des tiges rigides fixées sur la face arrière de la platine sur laquelle est fixée la face latérale et qui sont montées sur des ressorts de poussée, ou des vérins pilotés, ou une combinaison de tiges à ressorts et de vérins pilotés. Ces organes de poussée sont, par exemple, au nombre de trois, répartis de la manière suivante. L'un exerce son action dans le plan médian longitudinal de la face latérale et dans sa partie inférieure, à un niveau voisin du col, c'est à dire de la zone o les cylindres sont les plus proches l'un de l'autre. Les deux autres exercent leur action dans la partie supérieure de la face latérale, en des points symétriques par rapport à son plan médian longitudinal. On obtient ainsi une répartition des efforts de poussée sur la face latérale, de manière à ce qu'une pression suffisante pour éviter les exfiltrations de métal liquide hors de l'espace de coulée puisse être exercée sur l'ensemble des zones de contact entre la face latérale et les extrémités des cylindres. Cependant, cette pression ne doit pas être non plus trop élevée, sous peine de conduire à une usure rapide des parties de la face latérale qui frottent sur les cylindres, ce qui limiterait exagérément la durée de la coulée. Du fait de la température élevée du métal liquide (de l'ordre de 1500 à 1550 C pour l'acier), les organes de support des faces latérales sont soumis à d'intenses sollicitations thermiques. Il est donc nécessaire de refroidir au moins la platine, au moyen d'une circulation interne d'eau, afin de limiter les déformations et dilatations des organes de support. Cependant, il n'est pas possible d'éliminer totalement les dilatations, et l'expérience montre que même des dilatations minimes peuvent perturber le fonctionnement des organes de poussée. C'est particulièrement le cas lorsque ces organes de poussée sont constitués par des vérins pilotés, qui ont une plus grande rigidité que les tiges à ressorts, et sont donc moins à même d'amortir des variations du positionnement des points de la face latérale sur lesquels ils exercent principalement leurs efforts. Ces dilatations que doivent encaisser les organes de poussée peuvent fausser les informations qu'ils reçoivent et les actions qu'ils transmettent à la face latérale, voire également contribuer à leur détérioration. Le but de l'invention est de proposer une conception d'un dispositif de maintien et d'application des faces latérales contre les parois des cylindres permettant aux organes de poussée d'exercer leur action sans que celle-ci soit perturbée par les dilatations différentielles des parties du dispositif exposées à une température élevée. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'application d'une face latérale d'installation de coulée continue de bandes métalliques entre deux cylindres refroidis à axes horizontaux mis en rotation contre les faces planes des cylindres, du type comportant trois organes de poussée reliés à un bâti maintenu dans une position fixe, exerçant leurs actions sur la face arrière d'une platine sur la face avant de laquelle est fixée la face latérale ou sur l'arrière de la face latérale, ladite action étant exercée par l'intermédiaire de moyens de connexion de chacun desdits organes de poussée sur ladite platine ou sur la face 'latérale, caractérisé en ce que lesdits moyens de connexion d'un premier organe de poussée autorisent un déplacement relatif en translation dudit organe de poussée et de la platine ou de la face latérale à la fois selon une direction horizontale parallèle au plan des faces planes des cylindres et selon une direction verticale parallèle au plan des faces planes des cylindres, en ce que lesdits moyens de connexion d'un deuxième organe de poussée autorisent un déplacement relatif en translation dudit organe de poussée et de la platine ou de la face latérale selon une direction horizontale parallèle au plan des faces planes des cylindres, et en ce que lesdits moyens de connexion du troisième organe de poussée n'autorisent aucun déplacement relatif en translation dudit organe de poussée et de la platine ou de la face latérale. Préférentiellement, le premier organe de poussée exerce son action sur la partie inférieure de la platine ou de la face latérale, alors que le deuxième et le troisième organe de poussée exercent leurs actions sur la partie supérieure de la platine ou de la face latérale. Comme on l'aura compris, l'invention consiste à connecter la platine supportant la face latérale (ou la face latérale elle-même si on n'utilise pas de platine pour la supporter) aux trois organes de poussée en laissant à deux des trois connexions des possibilités de débattement dans un plan parallèle au plan des faces planes des cylindres contre lesquels la face latérale est appliquée, à partir d'un point maintenu fixe. De cette façon, la platine ou la face latérale peut se dilater librement sans que cette dilatation ne vienne perturber les actions des organes de poussée, et on conserve une bonne rigidité des liaisons entre les différentes parties de la face latérale et de ses moyens de support. En particulier, l'action du vérin inférieur est rendue indépendante de celles des deux vérins supérieurs, et les actions des deux vérins supérieurs sont rendues indépendantes l'une de l'autre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence à la figure unique annexée, qui montre schématiquement, vu en perspective, un exemple de dispositif d'application de face latérale de coulée entre cylindres selon l'invention. La face latérale I en matériau réfractaire est fixée sur une platine métallique 2, et appliquée contre les extrémités planes des cylindres de coulée (dont les contours 3, 3' sont situés par des lignes pointillées) par le dispositif qui va être décrit plus loin. La représentation de la face latérale 1 et de la platine 2 est très schématique, leurs constitutions précises n'ayant pas d'importance pour l'invention. La suite de la description sera donnée en référence à un repère Oxyz, dans lequel les directions Ox et Oz sont les directions respectivement horizontale et verticale situées dans le plan défini par les faces planes des cylindres ou par la face latérale 1, et la direction Oy est la direction horizontale perpendiculaire audit plan, et donc parallèle aux axes des cylindres. Le dispositif d'application de la face latérale I selon l'invention comporte un bâti fixe 3. Ce bâti 3 est monté sur un chariot mobile non représenté qui permet de le rapprocher et de l'éloigner à volonté des cylindres, lors de la mise en place de la face latérale 1 avant le début de la coulée et du retrait de la face latérale 1 après la fin de la coulée. Le bâti 3 et la platine 2 sont reliés par l'intermédiaire de trois vérins pilotés 4, 5, 6. Le premier vérin 4 exerce son action dans le plan médian longitudinal de la face latérale I et dans sa partie inférieure, à un niveau voisin de celui du col 7. Le deuxième vérin 5 et le troisième vérin 6 exercent leurs actions dans la partie supérieure de la face latérale 1, en des points symétriques par rapport à son plan médian longitudinal, respectivement (dans l'exemple représenté) à gauche et à droite dudit plan. Ces vérins 4, 5, 6 sont pilotés, de manière connue, par un dispositif non représenté comportant des moyens informatiques qui gouvernent les déplacements de leurs tiges mobiles respectives, de manière à les rapprocher ou à les éloigner des cylindres, et les efforts appliqués sur ces mêmes tiges. Le pilotage des vérins 4, 5, 6 peut, comme il est classique, être effectué en fonction de l'intensité des efforts encaissés par lesdites tiges mobiles 8, 9, 10 lors de l'application de la face latérale I contre les cylindres, grâce aux informations recueillies par des capteurs adaptés à cette fonction. Selon l'invention, les dispositifs de connexion entre le bâti 3, les vérins 4, 5, 6 et la platine 2 ont des constitutions qui laissent des degrés de liberté divers aux différents organes mis en jeu. Le premier vérin 4 est connecté au bâti 3 par l'intermédiaire d'une tige fixe 1 1. Celle-ci est articulée sur le bâti 3 par l'intermédiaire d'une rotule 12 qui autorise une libre rotation de la tige fixe 11 autour de son point de connexion sur le bâti 3 dans toutes les directions de l'espace. La tige mobile 8 du premier vérin 4 est connectée directement à la platine 2, et cette connexion s'effectue également au moyen d'une rotule 13 qui autorise une libre rotation de la tige mobile 8 autour de son point de connexion 14 à la platine 2 dans toutes les directions de l'espace. Les résultats de cette articulation de la liaison entre la platine 2 et le bâti 3 est que le point de connexion 14 peut se déplacer librement dans l'espace selon les directions Ox et Oz, notamment au gré des dilatations et déformations de la platine 2, sans que cela vienne perturber le fonctionnement du premier vérin 4. En particulier, les efforts encaissés par la tige mobile 8 seront toujours orientés selon son axe longitudinal. En cas de déplacement du point de connexion 14, il faudra simplement que le dispositif de pilotage du premier vérin 4 fasse avancer ou reculer la tige mobile 8 de manière à maîtriser la position du point de connexion 14 sur l'axe Oy. La consigne de maintien à une valeur constante de l'effort encaissé par la tige mobile 8 permet d'obtenir automatiquement cet avancement ou ce recul sans conditions particulières supplémentaires par rapport aux dispositifs de pilotage connus. Le deuxième vérin 5 est connecté au bâti 3 par l'intermédiaire d'une tige fixe 15. Celle-ci est articulée sur le bâti 3 par l'intermédiaire d'une rotule 16 qui autorise une libre rotation de la tige fixe 15 autour de son point de connexion sur le bâti 3 dans toutes les directions de l'espace. L'extrémité de la tige mobile 9 est elle-même connectée à une extrémité d'une tige rigide 17 par l'intermédiaire d'une rotule 18. La tige rigide 17 coulisse dans un dispositif à glissière 19 fixé au bâti 3. Ce dispositif à glissière 19 a pour fonction de n'autoriser à la tige rigide 17 que des déplacements selon la direction Oy. L'autre extrémité de la tige rigide 17 est fixée à un extrémité d'une autre tige rigide 20 par l'intermédiaire d'une rotule 21. L'autre extrémité de cette tige rigide 20 est insérée dans un dispositif à glissière 22 solidaire de la platine 2 et orienté horizontalement selon la direction Ox. Sa fonction est d'autoriser un déplacement relatif de la platine 2 et de la tige rigide 20 selon la direction Ox et seulement selon cette direction, notamment au gré des dilatations et déformations de la platine 2. Le troisième vérin 6 est connecté au bâti 3 par l'intermédiaire d'une tige fixe 23. Celle-ci est articulée sur le bâti 3 par l'intermédiaire d'une rotule 24 qui autorise une libre rotation de la tige fixe 23 autour de son point de connexion sur le bâti 3 dans toutes les directions de l'espace. L'extrémité de la tige mobile 10 est elle-même connectée à une extrémité d'une tige rigide 25 par l'intermédiaire d'une rotule 26. La tige rigide 25 coulisse dans un dispositif à glissière 27 fixé au bâti 3. Ce dispositif à glissière 27 a pour fonction de n'autoriser à la tige rigide 25 que des déplacements selon la direction Oy. L'autre extrémité de la tige rigide 25 est connectée à la platine 2 par l'intermédiaire d'une rotule 28. Celle-ci autorise une libre rotation de la tige 25 autour de son point de connexion sur la platine 2, mais lui interdit tout mode de déplacement en translation par rapport à la platine 2. En conséquence, pour une position donnée des tiges mobiles 8, 9, 10 des vérins 4, 5, 6, ce dernier point de connexion constitue le seul point de la platine 2 qui est constamment maintenu fixe dans l'espace. Compte tenu des possibilités de déplacement qui leur sont offertes par les différentes rotules et glissières du dispositif de maintien, tous les autres point de la platine 2 peuvent librement se déplacer dans le plan Oxz, au gré des dilatations de la platine 2. Quant aux déplacements et déformations de l'ensemble face latérale 1- platine 2 ayant une composante selon Oy, ils sont absorbés ou compensés par des déplacements des tiges mobiles 8, 9, 10 des vérins 4, 5, 6. L'invention trouve sa justification dans le fait que les possibilités de déplacement libre dans les diverses dimensions de l'espace qui sont données aux différents points de la platine 2 influencent les comportements des trois vérins 4, 5, 6 de façon indépendante. Le vérin inférieur 4 n'est pas systématiquement influencé par les variations des actions exercées par les vérins supérieurs 5, 6, et réciproquement. De même le vérin supérieur gauche 5 n'est pas systématiquement influencé par les variations des actions exercées par le vérin supérieur droit 6, en particulier dans le cas des dilatations suivant Ox. La configuration de l'invention permet d'obtenir un isostatisme du système formé par la face latérale 1 et sa platine 2 d'une part, et son dispositif d'application d'autre part. En variante, les rotules 12, 16, 24 par lesquelles les vérins 4, 5, 6 sont connectés au bâti 3 peuvent être montées non pas directement sur ledit bâti 3, mais être séparées de lui par des dispositifs à ressort qui autorisent un recul du vérin correspondant. Cette possibilité supplémentaire d'absorption des variations du positionnement de la face latérale selon Oy introduit une certaine souplesse dans le fonctionnement du dispositif d'application, en ce qu'il peut réagir plus rapidement à des sollicitations soudaines, dues par exemple à l'infiltration de métal solidifié entre un cylindre et la face latérale 1. Les rotules 16, 18, 24 et 26 qui encadrent les vérins supérieurs 5, 6 ne sont pas en principe indispensables à une mise en oeuvre de l'invention. En effet, du fait de la présence des dispositifs à glissière 19, 27, les sollicitations qui s'exercent sur les tiges mobiles 9, 10 des vérins 5, 6 sont orientées uniquement selon Oy, de même que les sollicitations qui s'exercent sur les tiges fixes 15, 23 qui relient les vérins 5, 6 au bâti 3. Il demeurerait dans l'esprit de l'invention de confondre les tiges 9 et 17 d'une part, et les tiges 10 et 25 d'autre part, de même que de supprimer les rotules 16 et 24 par lesquelles les vérins 5, 6 sont connectées au bâti 3, cette connexion devenant alors tout à fait rigide. Cependant, la présence des rotules 16, 18, 24 et 26 apporte une sécurité supplémentaire en limitant la possibilité d'une détérioration des vérins 5, 6 et en fiabilisant leur fonctionnement, dans le cas o l'installation viendrait à se déformer légèrement sous l'effet des températures élevées de son environnement. Les vérins pilotés 4,5, 6 peuvent également être remplacés par des dispositifs à ressort fonctionnant de manière libre, sans asservissement ou commande extérieurs. La position selon Oy de la face latérale I est alors maîtrisable par l'opérateur uniquement à l'aide des moyens de positionnement du bâti 3. D'autres modifications peuvent être apportées à l'installation telle qu'elle a été décrite. En particulier, il serait envisageable de supprimer la platine 2 et de connecter les organes de poussée directement sur l'arrière de la face latérale 1, à condition que celle- ci ait une résistance mécanique et une rigidité à haute température suffisante pour cela. D'autre part, il est envisageable de placer les moyens de connexion du premier organe de pousée (ceux possédant des degrés de liberté selon Ox et Oz) non pas en bas de la face latérale I comme précédemment décrit et représenté, mais dans sa partie supérieure, donc en échangeant leur position avec celle de l'un au choix des moyens de connexion des deuxième et troisième organes de poussée. La configuration décrite et représentée est cependant préférable, car placer la connexion autorisant des déplacements selon Oz sur l'axe de symétrie de l'installation conduit à un fonctionnement plus satisfaisant du dispositif. D'autre part, cela procure une bonne ergonomie à l'installation, car lors du montage de la platine, il est aisé de commencer par la mettre en place sur les deux connexions fixes en hauteur alors qu'elles sont facilement et simultanément accessibles, puis de raccorder l'organe de poussée inférieur sur la platine, ainsi que d'exécuter l'opération inverse lors du démontage. L'invention s'applique à la coulée entre cylindres de tous types de bandes métalliques, par exemple en acier, en acier inoxydable et autres alliages ferreux, ou en cuivre. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'application d'une face latérale (1) d'installation de coulée continue de bandes métalliques entre deux cylindres refroidis à axes horizontaux mis en rotation contre les faces planes des cylindres, du type comportant trois organes de poussée reliés à un bâti (3) maintenu dans une position fixe, exerçant leurs actions sur la face arrière d'une platine (2) sur la face avant de laquelle est fixée la face latérale (1) ou sur l'arrière de la face latérale (1) elle-même, ladite action étant orientée selon une direction sensiblement horizontale (Oy) parallèle aux axes des cylindres et étant exercée par l'intermédiaire de moyens de connexion de chacun desdits organes de poussée sur ladite platine, caractérisé en ce que lesdits moyens de connexion d'un premier organe de poussée autorisent un déplacement relatif en translation dudit organe de poussée et de la platine (2) ou de la face latérale (1) à la fois selon une direction horizontale (Ox) parallèle au plan des faces planes des cylindres et selon une direction verticale (Oz) parallèle au plan des faces planes des cylindres, en ce que lesdits moyens de connexion d'un deuxième organe de poussée autorisent un déplacement relatif libre en translation dudit organe de poussée et de la platine (2) ou de la face latérale (1) selon une direction horizontale (Ox) parallèle au plan des faces planes des cylindres, et en ce que lesdits moyens de connexion du troisième organe de poussée n'autorisent aucun déplacement relatif en translation dudit organe de poussée et de la platine (2) ou de la face latérale (1). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de connexion d'un premier organe de poussée sont constitués par une rotule (13) dans laquelle s'insère une tige (8) mobile faisant partie dudit premier organe de poussée, lequel est également fixé au bâti (3) par l'intermédiaire d'une rotule (12). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de connexion d'un deuxième organe de poussée sont constitués par un dispositif à glissière (22) solidaire de la platine (2) ou de la face latérale (1) et orienté horizontalement selon ladite direction horizontale (Ox), une tige rigide (20) dont une extrémité est insérée dans ledit dispositif à glissière (22) et dont l'autre extrémité est connectée par une rotule (21) à une tige rigide (17) faisant partie dudit deuxième organe de poussée ou lui étant connectée, ladite tige rigide (17) traversant un dispositif à glissière (19) orienté selon ladite direction horizontale (Oy) et n'autorisant à ladite tige rigide (17) que des déplacements selon ladite direction horizontale (Oy). 4) Dispositif selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de connexion du troisième organe de poussée sont constitués par une rotule (28) fixée sur la platine (2) ou la face latérale (1) et une tige rigide (25) faisant partie dudit troisième organe de poussée ou lui étant connectée, ladite tige rigide (25) traversant un dispositif à glissière (27) orienté selon ladite direction horizontale (Oy) et n'autorisant à ladite tige rigide (25) que des déplacements selon ladite direction horizontale (Oy). ) Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits deuxième et troisième organes de poussée sont connectés auxdites tiges rigides (17, 25) par l'intermédiaire de rotules (18, 26). 6) Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits deuxième et troisième organes de poussée sont connectés audit bâti (3) par l'intermédiaire de rotules (12, 16). 7) Dispositif selon l'une des revendications I à 6, caractérisé en ce que le premier organe de poussée exerce son action sur la partie inférieure de la platine (2) ou de la face latérale (1), alors que le deuxième et le troisième organe de poussée exercent leurs actions sur la partie supérieure de la platine (2) ou de la face latérale (1). 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits organes de poussée sont des vérins pilotés (4, 5, 6). 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits vérins (4, 5, 6) sont connectés audit bâti (3) par l'intermédiaire de rotules et de dispositifs à ressort 1i 5 autorisant un recul du vérin correspondant.