Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
Le procéde et le dispositif, qui font l'objet de
l'invention r concernent de la façon la plus generale la
coulee continue des metaux sur roue.
Ce procede et ce dispositif permettent la coulee
continue de metaux ou alliages sous forme de barres ou de
bandes. Ce procede s'applique à une très large gamme de
metaux ou alliages. Bien qu'il puisse être utilise effica-
cement pour la coulee de metaux à relativement bas point de
fusion tels que l'aluminium, il convient particulierement
bien pour la coulee des metaux a point de fusion eleve tels
que le cuivre et ses alliages et, surtout, l'ensemble des
alliages ferreu~, aciers ordinaires, allies, inoxydables~
réfractaires. Il convient aussi à la coulee d'autres metaux
ou alliages réfractaires tels que les superalliages.
Selon la presente invention, il est prevu un dis-
positif pour la coulee continue de metaux ou alliages sous
forme de barre ou de bande, comportant une roue de coulee
pourvue d'une jante à gorge dans laquelle le metal liquide
est introduit, comprenant:
- des volets mohiles qui accompagnent de façon
permanente ladite roue de coulee dans sa rotation pour l'ob-
turation de ladite jante le long dlune partie de la peripherie
de la roue, ces volets etant lies à ladite roue de coulee et
chacun de ces volets conservant le long de ladite jante un
emplacement determine.
Selon un aspect preferentiel, il est prevu un
dispositif pour la coulee continue sur roue de barres ou
bandes à arêtes arrondies en metal ou alliage à haut point
de fusion tel que le cuivre ou les aciers, ledit dispositif
comportant une roue de coulee pourvue d'une jante ainsi que
des moyens d'obturation de la lingotière de coulee constituee
sur le pourtour de cette jante, moyens comportant une plura-
lite de volets mobiles sensiblement jointifs enveloppant le
produit coule depuis l'alimentation en metal liquide jusqu'a
~.~
l'extraction du produit solidifie, caracterise en ce que
la jante de la roue de coulée comporte une gorge servant
de lingotière de coulée, en ce que les volets mobiles sont
montés de facon pivotante sur la roue de coulee, de sorte
que chaque volet conserve le long de la jante un emplacement
determine pendant la rotation de la dite roue de coulée, et
en ce que les moyens d'obturation de la gorge comportent en
outre des moyens d'ouverture et de fermeture des volets
comprenant des rampes fixes solidaires du bâti qui supporte
la roue de coulée, ces moyens étant tels que lesdits volets
soient en appui direct sur les bords de la jante entre le
point d'introduction du métal liquide dans la gorge et un
point proche du point d'extraction de la barre ou bande
solidifiée, et que lesdits volets soient ouverts en laissant
degaye l'espace située au-dessus de la gorge de la jante dans
la zone d'extraction de ladite barre ou bande solidifiee.
Selon la presente invention, il est également
prévu un procede pour la coulée continue de metaux ou
alliages, sous ~orme de barre ou de bande, caracterise en
ce que-
- on introduit un metal liquide dans une roue de
coulee pourvue d'une jante ~ gorge,
- on obture ladite jante le long d'une partie de
la peripherie de la roue, par des volets mohiles lies à la
roue de coulee, et
- on fait accompagner ces volets de façon perma-
nente la roue de coulee dans sa rotation en faisant conserver
à chacun de ces volets le long de ladite jante un emplacement
determine.
Selon un aspect preferentiel, il est prevu un
procede de coulee continue sur roue de barres ou bandes à
arêtes arrondies en metal ou alliage à haut point de fusion
tel que le cuivre ou les aciers, dans lequel on introduit du
metal ou alliage liquide dans une cavite de moulage constituee
sur le pourtour de la jante d'une roue de coulee et dans
lequel on obture la lingotiere de coulee constituee sur le
pourtour de cette jante dans la zone de coulee et de soli-
di~ication du metal ou alliage a l'aide de moyens comportant
une pluralite de volets mobiles sensiblement jointifs envelop-
pant le produit coule depuis l'alimentation en metal liquidejusqu'à l'extraction du produit solidifie, caracterise en ce
que les volets mobiles sont montes de façon pivotante sur
la roue de coulée, de sorte que chaque volet conserve un
emplacement determine le long de la jante comportant une
gorge pendant la rotation de la roue de coulee, et en ce
qu'on obture cette gorge entre le point d'introduction du
metal liquide dans ladite gorge et un point proche du point
d'extraction du metal ou alliage solidifie, en plaquant les
volets contre le rebord de la jante au moyen de rampes fixes
solidaires du bâti qui supporte la roue de coulee.
La description et les figures ci-apres concernant
des modes de realisaitons preferentiels permettent de mieux
comprendre les caracteristiques du procede qui fait l'objet
.
- lb -
~,
de l'invention.
Figure 1 : dispositif connu de coulee continue sur roue avec
fermeture de la jante par un ruban metallique
sans fin.
Figure ~ : detail de la roue de la fi~ure 1.
Figure 3 : ensemble comprenant le dispositif de la figure 1
et une installation de laminage continu qui lui
est associee de façon connue.
Fi~ure ~ : dispositlf de coulee continue sur roue, egalement
connu, dans lequel le ruban metallique s'enroule
sur des poulies de renvoi.
Figure 5 : dispositif de coulee continue sur roue avec fer-
meture de la iante par des volets suivant 17 in-
vention.
Figure 6 : vue de la jante de la roue de coulee et dlun volet,
sui~ant l'inventionr en position de fermeture.
Fisure 7 : vue d'un volet, suivant l'invention, en position
d'ouverture.
Figure 8 : detail d'un volet, suivant l'invention, en appui
sur la jante de la roue de coulee.
Figure 9 vue du mode d'accrochage suivant l'inventionr des
volets les uns aux autres.
Le brevet FR. 381 897 decrit un pro~ede de coulee
continue sur roue. Les figures 1 et 2 permettent de com-
prendre les caractexistiques de ce procede maintenant bien
connu. Une roue lr entralnee en rotat~on à vitesse lente
par un moteur non represente, comporte une jante creuse 2
dans la gorge 3 de laquelle un dispositif d'alimentation 4
permet d'introduire en ~ le metal liquide au moyen d'une
busette.
Un ruban metallique sans fin 6 s'enroule sur la
roue de coulee et sur une roue libre 7 disposee dans le m8me
plan. Cette roue libre est montée sur un bras oscillant 8
qui jbue le rôle de tendeur. Le ruban est ainsi plaque sur
les bords 9 de la jante de la roue 1 et empêche donc le metal
coulé en 5 de sortir de la gorge. La jante est refroidie
par circulation d'eau dans l'espace 10, ce qui permet une
solidification rapide du métal dans la gorge. Cette eau
est introduite par l'axe de la roue en 11 puis envoyee dans
l'espace 10 à travers deux rayons diametralement opposés 12
et 13. Le retour de l'eau s'effectue par deux autres rayons
14 et 15 et à travers l'axe de la roue en 16. La roue tourne
dans le sens de la flèche et le serrage du ruban métallique
sur la jante est tel qu'il ne se produit pas de ~lissement
notable. La vitesse de solidification du métal dans la gorge
est relativement rapide et la barre solidifiée 17 est e~traite
en continu de la gorge à l'endroit ou le ruban métallique se
décolle de la jante pour aIler s'enrouler sur la roue 7.
On voit que la barre 17 formée ainsi de facon continue doit
être déviée par rapport au plan de symétrie de la jante 2
d'une quantite suffisante pour permettre de la faire sortir
de l'espace délimité par les roues 1 at 7 et le ruban 6 sans
heurter ce dernier. Une telle déviation ne présente pas de
difficul~és particulieres dans le cas de barres de faible
section en un métal de dureté limitée. Elle est, par contre,
plus dlfficilement réalisable lorsqu'il s'agit de barres de
forte section ou de bandes relativement larges, ou encore,
de métaux ou alliages durs.
La figure 3 représente, toujours d'après l'ensei-
gnement du même brevet cité ci-dessus, la barre`l7 extraite
de la roue de coulée 1 qui est ainsi deviée de son plan de
sortie puis envoyée vers une installation de laminaye con-
tinu 1~.
Afin de remedier a l'inconvénient de cette devia-
tion de la barre, le FR. 1 178 580 propose de faire circuler
le ruban ou bande, qui assure l'obturation de la jante, non
pas sur une seule roue libre, jouant le rôle de tendeur, mais
sur, au moins, deux roues llbres.
On ~roit, a la fi~ure 4, une disposition proposee
dans ce brevet, dans la~uelle le ruban metallique sans fin
19, qui assure la fermeture de la jante creuse 20 de la roue
de coulee 21, s'enroule sur deux poulies de renvoi 22 et 23
et une poulie de tension 24. Par ailleurs, des rouleaux
d'appui 25 et 26 permettent d'ameliorer le contact entre le
ruban metallique et les bords de la jante. De plus, pour
améliorer 1P refroidissement du ruban metallique, un support
mobile 27 est pour~u de moyens d'arrosage 28 qui projettent
l'eau sur la face apparente du ruban.
De nombreuses modifications au procedé de coulee
continue sur roue, qui vient d'être decrit, on ete proposées.
Cependant, l'expérience a montré que, si ce procede s'adapte
bien à la coulee continue de metaux à relativement bas point
de fusion, tels que l'aluminium, il est beaucoup plus dif-
ficile a mettre en oeuvre dans le cas o~ on desire e~ectuer
la coulee de metaux a point de fusion beaucoup plus eleve
tels que le cuivre ou encore tels que llacier. ~1 devient
alors de plus en plus difficile d'assurer un refroidissement
satisfaisant du ruban metallique qui assure la fermeture de
la jante. Pour des raisons de caracteristiques mecaniques,
ce ruban est generalement realise en acier, et si son re-
froidissement est insuffisant, il risque, dlune part, dlêtre
attaque par le metal liquide qui vient a son contact et,
d'autre part, de perdre par recuit une partie de ses caracte-
ristiques de resistance mecanique. Par ailleurs, les efforts
de torsion alternee auxquels ce ruban esk soumis sont une
cause de fissuration transversale, au bout d'un temps qui
peut être court et, enfin, l'arrosa~e du ruban sur sa face
externe, pratiquement necessaire dans tous les cas, n'est
pas depourvu de risque. Il peut arriver, en effet, que l'eau
ainsi projetee vienne en contact avec ie metal liquide qui
est coule dans la jante. On risque alors de voir se pro-
duire des explosions qui provoquent, dans la plupart des
_ ,9 _
cas, la rupture du ru~an métallique et peuvent aussi
endommager très sérieusement la roue de coulee.
Enfin, un serieux défaut des produits obtenus par
co~llee de barres sur jante de roue, avec obturation par
ruban metallique, est l'existence de deux angles vifs sur
le produit solidifi~ a llendroit où les deux bords du ruban
se raccordent aux parois laterale~ de la jante. Ces angles
vifs sont une cause de defauts et, tres souvent, il est
necessaire de faire subir a la barre ~ui est extraite de la
jante, un ébarbage avant de la faire passer dans le l~minoir.
On a alors recherché la possibilité dlétendre les
applications de la coulee sur roue a toutes sortes de métaux
ou alliages et, en particulier, a ceux a haut point de fllsion,
en s'affranchissant des limitations actuellement imposees a
l'utilisation de cette methode de coulee, en particulier par
les moyens d'obturation de la jante dont on dispose.
Le dispositif et le procede suivant l'invention
permettent precisement
La ~igure 5 represente une roue de coulée 29
entralnee par un moteur non represente, qui tourne dans le
sens de la flèche et dont la jante 30 est equipee de volets
mobiles tels que 31. Comme le montre cette figure, les vo-
lets 31 sont en appui sur les bords de la jante dans une zone
angulaire situee entre le point d'introduction du metal
liquide dans la gorge par un moyen d'alimentation 32 jusqu'a
un point proche de celui où la barre ou la bande solidifiée
33 est extraite de la gorge par un moyen convenable tel ~ue
les rouleaux de ~uidage 34. ~ans toute la zone qui s'etend
entre le point d'extraction de la barre solidifiee et le
point d'introduction du metal liquide, les volets sont en
position d'ouverture et disposes de façon a ne pas ~êner le
fonctionnement du moyen d'extraction, et à ne pas faire
obstacle au passaye de la barre ou de la bande solidifiee
qui est generalement dirigee vers des moyens de reduction
par exemple par laminage, et à ne pas faire obstacle non
plus au fonctionnement du moyen d'alimentation en metal
liquide.
Une particularite essentielle de l'invention est
; - que les volets mobiles 31 acccmpagnant de façon permanente la roue decoulee-dans sa rotation sont lies a la roue de coulee et que chacun d'eux con-
serve le long de la jante de celle-ci, un emplacement de~
termine. Des crochets de liaison 35, representes de façon
schematique sur la figure 5, assurent le maintien des volets
les uns contre les autres, pour eviter toute fuite de metal
liquide à travers un eventuel espace entre deux volets
adjacents. Par ailleurs, comme on le verra plus loin de
façon detaillee, une rampe fixe 36 entoure la roue de coulee
dans toute la re~ion angulaire où les volets doivent rester
fermes, et assure le plaquage de ceux-ci sur le rebord de
la jante par l'lnterm~dlalre d'un moyen de serrage classique.
On voit sur la figure 6, de façon detaillee, un
mode avantageux de realisation des volets suivant l'invention.
~s~
La roue de coulée 29, qui est representée en
coupe partielle suivant un plan parallele à l'axe, comporte
une jante 30 pourvue d'une gorge 37 destinee à recevoir le
métal liquide et à permettre sa solidification. Cette jante
est refroidie par une circulation d'eau qui a lieu de façon
connue dans l'espace annulaire 38 et qui est entretenue par
un système d'arrivée et de depart d'eau, qui s'effectue par
exemple à travers l'axe de la roue qui est creux et comporte
de façon connue, les liaisons necessaires avec le reseau
exterieur. Le volet 39 est un ensemble qui s'articule au
moyen d'un bras ~l0 sur l'axe 41 qui est lui-même fixe dans
une chape liee rigidement a la structure de la roue de coulee
au voisinage de la jante. Le bras 40 est prolongé au-dela
de l'axe 41 par un levier 4-2 sur lequel est fixe un galet 43.
On comprend qu'en appliquant sur le galet des for-
ces dirigees soit vers le haut (flèche A), soit vers le bas
(fleche B), on agit sur le levier 41 qui, soit maintient le
volet 38 en appui sur les bords de la jante 30 par sa plaque
de ~ermeture ~5, soit, au contraire, le soulève.
On voit, figure 7, le volet 39 en position ouverte,
l'espace au-dessus de la gorge de la jante est alors compl.ete-
ment dégagé, ce qui permet d'engager dans cette gorge~ dans
des zones déterminees, des moyens d'extraction de la barre
solidifiée ou un moyen d'introduction` du metal ou alliage
liquide.
~ans la pratique, l'ouverture et la fermeture de
chaque volet sont provoquees pour une position angulaire très
bien détermi.nee par rapport au bâti t comme on le voit -figure
7, au moyen de rampes fixes 44 solidaires du bâti sur lequel
est montée la roue de coulee. Le profil de ces rampes est
conçu pour deplacer les galets 43 vers le haut ou vers le
bas suivant l'angle voulu.
On conçoit qu'il est absolument nécessaire d'ob-
tenir une fermeture étanche de la gorge pour éviter toute
5~
fuite de metal liquide qui serait une cause de perte de metal
et, surtout, de de~aut de surface. Pour celà, .il est possi-
ble, de façon complementaire, d'ameliorer le centrage des
volets par rapport aux jantes et aussi d'assurer, d'une
part, un serrage avec une pression su~fisante du volet sur
la jante et, d'autre part, un maintien des volets successifs
les uns contre les autres grâce à un moyen de liaison tel que
des crochets.
On voit sur la figure 8 que la plaque de ferme-
ture 45 du vole-t figuree en coupe, est centree par rappor-t
à la ~ante 30 au moyen de goupilles de centrage, telles que
46. Ces goupilles reliees à la plaque de fermeture 45 penè-
trent au moment du basculement du volet, lorsqu'il vient en
appui sur la jante 30, dans des logements tels que 47 mena-
ges dans ce-tte jante. De cette façon,la plaque de fermeture
45 est mise en place de facon reproductible chaque fois qu'elle
vient en appui sur la jante 30. Par ailleurs, afin d'assurer
un serrage constant de cette plaque de fermeture sur la jante,
un moyen de serrage elastique est utilise.
Comme le montre la figure, chaque volet comporte
un boltier 48 à l'interieur duquel la plaque de fermeture
est fixee elastiquement par des ressorts tels que 49. A la
partie superieure, le boltier comporte des rouleaux tels que
50. Après fermeture de chaque volet, au voisinage du point
de remplissage de la gorge par le metal liquide, les volets
s'engagent dans un espace delimite par une rampe fixe annulaire
36 concentrique à la roue contre laquelle les rouleaux 50
viennent rouler. La distance entre la rampe et la jante de
la roue de coulee est calculee de façon que les ressorts 49
soient comprimes par l'intermediaire des rouleaux 50. La
plaque de fermeture est ainsi appliquee contre la jante avec
une force suffisante. Ce mode de realisation permet d'absor-
ber les dilatations et des surepaisseurs éventuelles provo-
quees par des debordements de metal liquide.
~s~
Comme le montre egalement la figure 8, chaque
plaque de fermeture est equipee d'un moyen de refroidissement
interne 51. Comme Oll fait appel le plus souvent à 1'eau
comme fluide de refroidissement, on voit que l'utilisation
de volets articules directement sur la roue de coulee permet
une alimenta-tion en fluide extremement facile a partir de la
roue elle-même qui, elle, est alimentee sans difficulte grâce
a des entrees et sorties de fluide au niveau ae son axe.
Comme le montrent les figures 6 et 8, la plaque
de Eermeture ~5 comporte une double paroi a l'interieur de
laquelle des passages d'eau 51 sont menages. Des raccords
d'entrée et de s~rtie d'eau 52 et 53 figures 6, 7, 8 et 9,
sont relies par des tubes de liaison flexibles, par exemple
en elastomere, symbolises en 54, a des entrees èt sorties
dleau correspondantes telles que 55-56, menagees sur la
face laterale de la roue de coulee non loin du point de
fixation de l'axe de basculement 41. La longueur de ces
-tubes de liaison est determinee de façon à ne pas faire
obstacle au basculement du volet. Enfin, un systeme d'ac-
crochage des volets successifs les uns aux autres est re-
presente figure 9. On voit que chaque volet comporte un
crochet 57 articule autour d'un axe 58 qui est susceptible
de s'accrocher a un tenon 59. L'ouverture et la fermeture
du crochet sont commandees par un galet 60 qui est souleve
ou abaisse par des butees convenablement disposees. Le
moyen de liaison ainsi realise permet d'eviter ~es fuites
de metal liquide entre les plaques de fermeture.
L'utilisation des volets, de relativement petites
dimensions, et de structure compacte, articules separement
sur la roue de coulee elle-meme, permet d'utiliser t pour
la plaque de fermeture, les metaux les plus appropries a
supporter un contact direct avec le métal qu'il s'agit de
couler. C'est ainsi qu'il sera possible d'utiliser r pour
realiser la plaque de fermeture, des metaux a grande chaleur
9 _
specifique et/ou grande conductivite thermique, tels que
l'aluminium, le magnesium, le cuivre, l'argent ou encore
certains alliages de ces metaux. Le plus souvent, on pre
ferera realiser la plaque de fermeture dans le meme metal
que la jante, c'est-à-dire dans bien des cas, en cuivre ou
en alliages à haute teneur en cuivre. Dans bien des cas,
seule la face de la plaque de fermeture, qui est en contact
avec le metal liquide, sera realisee en metal à haute con-
ductivite. La deuxième paroi, ou paroi exterieure de la
plaque, pourra etre realisee en un metal de resistance me-
canique beaucoup plus elevee. Grâce à un refroidissement
energique par fluide de la plaque de fermeture, on n'observe
pratiquement pas de deformation dûe à des phenomènes de di-
latation differentielle. Les dimensions des plaques de
fermeture sont calculees de façon a tenir compte de la
dilatation de la jante en cours d'utilisation afin d'eviter
les fuites de metal liquide.
Le mode de realisation prevu pour la fermeture de
la roue de coulee permet d'envisager une tres importante
modification du profil des barres ou des bandes coulees par
ce procede. En e~fet, dans la coulee sur roue classique
avec fermeture de la gorge par un ruban metallique, l'angle
formé entre la face lnterieure du ruban metallique et les
parois laterales de la gorge est d'environ 80. Ceci resulte
de la necessite d'une depouille d'environ une di~aine de
degres pour pouvoir sortir la barxe de la gorge: De plus, il
ne peut y avoir d'arrondi au sommet de cet angle qui est
donc vif. Par ailleurs, au fur et a mesure de l'usure des
parois de la gorge, il risque de se produire de petites in-
filtrations de metal liquide entre le ruban et le bord dela jante qui sont une raison supplementaire pour effectuer
un ebarbage.
Dans le cas, au contraire, de la presente invention,
grâce a la rigidite des plaques de fermeture qui sont pratique-
-- 10 --
ment indéformables, on peut donner a la face de ces plaques,qui est en regard de la jante, un profil complémentaire de
celui de la gorge.
Sur la flgure 8, on voit une telle plaque de
fermeture ~5 qui presente des arrondis 61 et 62 grâce aux-
quels la barre qui sera coulée dans la jante, comportera
seulement des aretes arrondies et pourra donc etre laminee
dans des conditions particulierement favorables.
Le raccordement entre la plaque de fermeture et
la jante est ainsi realise sur les faces laterales de la
barre et, grâce aux dispositi~s de centrage qui sont utili-
ses~ on n'observe pas de deplacement transversal relatif
de cette plaque de fermeture par rapport a la jante.
L'invention concerne, non seulement, le disposi-
tif de coulee qui vient d'être decrii, mais aussi un pro-
cede de coulee sur roue de metaux ou alliages a haut point
de fusion tels que le cuivre et ses alliages, les aciers
et les autres metaux ou alliages à hautpoint de fusion.
Ce procede permet, grâce a la fermeture de la jante
dans la zone de coulee, au moyen de volets refroidis par
circulation diun fluide tel que l'eau, d'obtenir une soli
dification très rapide des metaux ou alliages coules.
Ceci reduit ainsi les risques de segregation et
permet d'obtenir des structures de metal brut de coulee à
grain particulierement fin. Ce procede permet ega1ement
d'obtenir des barres coulees dont la section ne présente
pas d'angles vifs, ce qui evite les risques de replis, et
peut même se rapprocher du rond.
Differents moyens d'alimentation en metal liquide
de la roue de coulee peuvent être envisages suivant les cas.
On peut utiliser, en particulier, des busettes ou encore des
canaux a niveau sensiblement constant.
Dans le cas de la coulee de metaux oxydables tels
que le cuivre, on pourra mettre en atmosphere contrôlee le
le moyen d'alimentation en métal liquide.
De très nombreuses variantes du dispositif suivant
l~invention peuvent etre r~alisées, ~ui font partie de
l'invention.
- 12 -
