CA1026925A - Method and device for the manufacture of a rolled product from stock obtained through continuous casting in a sheave - Google Patents

Abstract

PRECISION OF DISCLOSURE:
Machine and method for producing a la-mined, from a blank obtained by continuous casting of a metal or liquid alloy in a cooled wheel fitted with a peripheral groove closed over part of its circumference by a metallic ribbon forming an endless loop, driven at the circumferential speed of the wheel which it envelops partially, the metal or the liquid alloy being poured out per-manence at a fixed point constituting the fixed upstream end of the closed part of the throat, in which it solidifies at the less partially to emerge downstream in the form of a bauche continues which is itself then introduced into a continuous rolling mill. According to this process, whatever the nature of the product worked, we always place ourselves in the conditions Optimal speed-temperature couple of wheel speed and temperature of the opening ensuring both good condi-casting conditions and good conditions for subsequent rolling.
To do this, we act independently on the one hand on the speed of the wheel, on the other hand over the length of product trapped in the groove of the wheel by changing the length of the wheel ban applied to the wheel, varying the downstream point of wheel-ribbon separation where the blank emerges from the groove.

Description

La présente invention concerne un proce~e et un dispo-sitif pour l'elabor~tion d'un produit lamine en continu a partir d'une ebauche obtenue par coulee continue dans une roue a gorge.
L'invention trouve plus particulièrement son application dans le domaine de la transformation des metaux ou ailiages non ferreux, par exemple pour la production de fils dans une chaîne de transformation partant du metal ou alliage a l'etat liquide, coule dans une roue à gorge, puis laminé en continu.
La température de l'ébauche a sa sortie de la roue est un ~acteur tres important de la qualite obtenue, si elle est trop elevee, l'ebauche peut ne pas être completement solidifiee et subira mal les contraintes auxquelles elle est soumise a la sortie de la gorge; au contraire si sa temperature est trop basse, des difficultes metallurgi~ues apparaitront dans les operations de laminage et la puissance n~cessaire au laminage augmentera considerablement.
Il importe donc de pouvoir regler cette temperature à
une valeur optimale qui depend du metal ou de l'alliage travaille.
Le refroidissement du metal se fait dans la gorge par echanges thermiques de contact avec la jante de la roue, elle-même refroi-die generalement par arrosage a l'eau. L'arrosage etant dejà fait sous fort debit, on ne peut pratiquement plus agir sur ce debit pour regler la température de sortie de l'ebauche, et dans les installations connues la seule action possible pour modifier cette - temperature est d'agir sur le temps de sejour du metal dans la gorge, c'est-a-dire d'agir sur la vitesse de rotation de la roue.
Toute augmentation de vitesse se traduit par une elevation de temperature de l'ebauche et inversement.
Mais pour un produit donne, selon la nature du metal et de l'alliage, la vite5se de production de l'ebauche et de passage dans les cages de laminoir en aval ne peut pas varier dans d'im-portantes proportions; une vitesse excessive conduirait à des t3~J5 , criques à la coulée et ~ des def~uts de lamina~e tandis qu ' une faible vitesse diminuerait le xendement industriel de l'installa-tion. En d'autres termes, a chaque produit correspond une plage relati.vement etroite de temperature et de vitesse conduisant a des conditions optimales d'élaboration. Dans les dispositifs usuels où le reglage de temperature ne peut se faire que par raglage de la vitesse on ne pourra donc pas obtenir a la fois la ~ temperature et la vitesse optimales et il faudrait pour cela dis-; poser d'une chaine de production strictement adaptee.~ chaque nature d'alliage.
La presente inYention permet un reglage independant de . la temperature et de la vitesse, et en particulier de faire varier la temperature de l'ebauche sans changer la vitesse de la roue ni par consequent celle du laminage. Elle permet donc d'uti-liser, pour des alliages varies, une installation de grande pro-duction prévue ~ l'origine pour un métal ou un alliage déterminé.
Selon la présente invention, il est prevu un procede pour l'élaboration d'un produit laminé, à partix d'une abauche obtenue par coulae continue d'un metal ou alliage liquide dans une roue refroidie munie d'une gorge peripherique fermée sur une partie de sa circonférence par un ruban metallique formant une boucle sans ~in, entralna à la vitesse circonferentielle de la roue qu'il enveloppa partiellemant. Le metal ou l'alliage liquida est deversa en permanence en un point fixe constituant l'extremite amont fixe de la partie fermee de la gorge, dans laquelle il se solidifie au moins partiallement pour ressortir en aval sous forme d'une ebauche continue qui est elle-même .
ensuite introduite dans un laminoir continu. Quelle que soit la nature du produit travaillé, on se place toujours dans les con-ditions optimales du couple vitasse-tempe~ature de la vitesse de la roue et temperature de l'ebauche assurant a la fois de bonnes conditions de coulee et de bonnes conditions de laminage ulte-

- 2 -l~Z~25 rieur, en agiss~nt indépendamment d~une part sur la yitesse de la roue, d'autre part sur la longueur de produit emprisonne dans la gor~e de la roue par modification de la longueur de ruban applique sur la roue, en faisant varier le point aval de separa-tion roue-ruban o~ l'ebauche sort de la gorge.
Selon la présente invention, il est aussi prévu un dis-positif pour la coulée continue de métaux ou alliages de composi-tions diverses, et pour la mise en oeuvre du procedé selon reven-dication 1, comportant une roue de coulee à gorge et des roues de renvoi sur lesquelles tourne un ruban metallique sans fin, par-tiellement appliqué sur la roue de coulee dont il ferme un portion d~arc de la gorge par contact sans glissement, et dans laquelle le point d'entrée en contact du ruban avec la roue est un point fixe ou le métal ou alliage liquide est déversé dans la gorge, caracterisée par le fait que la machine comporte des moyens pour faire varier, selon la nature du produit travaille, le point aval de séparation roue-ruban où l'ébauche sort de la gorge.
Deux modes de réalisation particuliers de la présente invention vont être decrits ci-après en se reférant aux dessins attachés, dans lesquels la figure 1 represente l'art antérieur, la figure 2 représente l'application de l'invention au dispositif de coulée continue de la figure 1, la figure 3 repr~sente une variante de realisation per-mettant un reglage en marche.
Des chafnes d'elaboration en continu selon les pro-cedes actuels comportent generalement a l'entree un dispositif de coulee dit ~ quatre roues suivi de plusieurs cages de laminoirs.
La flgure 1 représente de facon schématique un tel dispositif de coulée selon l'art anterieur connu. Un tel dispositif de coulée consiste en une roue 2 munie d'une gorge péripherique et trois roues de re~voi 4, 5 et 7 sur lesquelles tourne un ruban metalli-

- 3 -1t~2~;2,S

que 3 forman-t une boucle sans fin~
Deux des roues de ren~oi 4 et 7, disposees respective-ment au-de~sus et au-dessous de la roue à gorge 2 appliquent partiellement le ruban 3 sur celle-ci, fermant ainsi la gorge de coulee sur une portion de circonference de la roue 2.
La troisième roue de renvoi 5, legerement deplaçable par un vérin 8 assure la tension du ruban dont la vitesse lineaire en fonctionnem~nt est egale à la vitesse circonferentielle de la roue de coulée 2; il y a ainsi contact sans glissement du ruban sur la roue. En cours de coulee, la roue 2 et le ruban 3 sont refroidis énergiquement à l'eau. Lors de l'élaboration du produit, une busette de coulée 1, située au-dessus de la roue 2, déverse en permanence le métal ou l'alliage en fusion dans la portion de gorge fermee par le ruban, o~ il se solidifie en une première ébauche qui est envoyée directement dans les laminoirs de la chaîne travaillant en continu.
Selon la figure 1, la roue de renvoi 7 est fixe en position et l'arc d'enroulement du ruban 3 sur la roue à gorge 2 ne peut être modifie.
Par contre, sur la figure 2, on remarque que la posi-tion de la roue 7 est reglable par rapport à la roue 2.
Le bati de la machine ou dispositif comporte une lumière recevant le palier non figure de l'axe de la roue 7, ce qui per-met de fixer celui-ci en un point quelconque de la lumière et de faire varier ~ volonté la longueur de l'arc d'enroulement du ruban 3 sur la roue 2.
Avant le debut de la coulee, on determine la position de la roue 7 compte tenu de la température de sortie desiree du métal puis, la roue de ren~oi 7 étant fixée, on tend le ruban 3 à
l'aide de la roue de renvoi 5 dont l'axe est mobile et legère-ment depla,cable par un vérin à ~is 8 ou par tout autre dispositif analogue. Les roues sont alors mises en rotation ce qui fait _ 4 _ ,S

dérouler le ruban 3 et on coule le metal ou 1 ' alliage dans 1~
gorge de la roue 2 ~ partir de la ~usette ~e coulée 1; l'ebauche 10 obtenue ~ la sortie est alors ~ la température optimale désirée pour un laminage immédiat en continu sans qu'il soit nécessaire de la réchauffer.
La figure 3 donne une variante de 1 J invention permettant un réglage de l'arc d'enroulement du ruban sur la roue en cours de fonctionnement. Ici le palier de la roue de renvoi 7 est mobile sur Lne vis aont la position fixe est telle que, lorsque le palier de la roue 7 se déplace d'une extrémite à
l'autre de la vis, le "mou" laissé au ruban soit facilement ab-sorbé par le dispositif tendeur 8 de la roue de renvoi 5. Le pa-lier de la roue 7 est solidaire d'un écxou qui se viss~ sur la vis fixe en position mais entralné~ en rotation manuellement soit à l'aide d'un moteur.
La roue de renvoi 7 peut donc se rapprocher ou s'ecar-ter de la roue a gorge 2, ce qui modifi~ l'arc d'~nroulement du ruban sur la roue a gorge.
L'invention a été mise en oeuvre à partir d'une chalne d'elaboration à grand rendement de produits en aluminium pur par coulée continue dans une roue à gorge suivie d'un train de lami-nage. Cette installation comporte une roue de coulee de 1400 mm de diametre avec une gorge de 1000 mm2 d~ section. Pour la pro-duction de base de produits en aluminium pur la gorge est fer-~ mée par un ruban sur une longueur de 2500 mm; avec une vitesse ; lineaire de 11,5m,'mn la temperature de l'~bauche continue est la temperature optimum de 450C a l'entrée de la premiere cage de laminage. La puissance consommee est alors de 60 à 70 KW.
On a d'abord cherche a utiliser cette installation sans mettre en oeuvre l'invention, pour travailler un alliage dit 5052, à base d'aluminium et contenant en outre 2,5% de Mg et 0,20% de Cr. Sans changer la longueur enveloppee de la gorge on a cherch~ à jouer sur la vitesse et la temperature de l'ebau-che et on a obtenu les resultats suivants:
a) a une vitesse de 9,5 n/mn la température de l'ébau-che à l'entr~e du laminoir n'~tait que de 370C ~t la puissance consommee, à cause de la dureté excessive de l'ebauche, attei-gnait 140 KW.
b) pour obtenir une temperature satisfaisante de 450 C, il a allu porter la vitesse a 13,5 m/mn et la puissance consom-mee atteignait 150~W. La diminution de l'effort demande au lami-26~

noir était ici larg~ment compensee par l'augmentation de sa vi-tesse .
On voit que dans ces deux cas l'installation devait travailler tout a fait en dehors de sa plage normale de puissance.
; Par contre, en utilisant le procede et le dispositif objet de l'invention, on a pu obtenir une temperature d'ebauche a 450 C en maintenant la vitesse a 9,5 m/mn, mais en réduisant la longueur fermee de la gorg~ à 1650 mm, la puissanc~ consomm~e etait alors de 90 RW.
: 10 La même installation a egalement ete utilisee pour un alliage dit 5056, a base d'aluminium et contenan~ 5% de Mg, 0,10%
de Cr et 0,10% de Mn. Pour cet alliage la plage de temperature optimale de l'ebauche se situe ~ntre 400 et 420C pour éviter les défauts de laminage, tandis que 12 vitesse de laminage doit se situer entre 9 et 10 m/min. Sans utiliser l'invention, avec l une longueur de gorge fermée de 2500 mm il est impossible de se situer à la fois dans la plage optimale de tempéra~ura et de I vitesse. Ainsi pour une vitesse de 10 m/mn, la temp~rature de- l'ebauche n'atteint que 310 C.
Par contre, en utilisant la possibilité offerte par l'invention de ~aire varier la longueur enveloppée de la gorge, on a pu atteindre une température d'ébauche de 410C à une vites-se de 10 m/mn, la longueur d'enveloppement du ruban ayant alors ete ramenee a 1650 mn.
Bien entendu, la portee de l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples non limitatifs mais elle couvre ~galement toutes les variantes qui ne différeraient que par des détails ou l'utilisa-tion de moyens équivalents.
C'est ainsi que dans le premier mode de realisation de l'invention selon la figure 2 la forme de la lumiere peut être quelconque pourvu qu'elle autorise un deplacement de la roue de ~Z6~5 renvoi 7 par rapport à la roue 2, De même,cette lumiere peut être remplacée par tout autre moyen de gui~age équivalent. On peut également concPvoir de régler l'arc d'enroulement du ruban en cours de fonctionne-ment sur le dispositif de la figure 2, en prévoyant un disposi-tif d'entralnement du palier de la roue de renvoi 7 dans le moyPn de guidage de ce palier (par exemple avec un systeme a crémail-lère). On peut également asservir le dispositif tendeur de la roue de r~nvoi 5 au déplac~ment de l'axe de la roue de renvoi 7.
De même, le disposit1f de tension 8 qui est un v~rin a vis sur les figures 2 ~t 3 peut être remplace par tout autre dis-positif assurant la tension du ruban.
Egalement pour la variante représentee sur la figure 3, , on peut envisager d'articuler la vis assurant le deplacement du `; palier de la roue de renvoi 7 de façon à ce qu'en pivotant elle permette à l'axe de la roue 7 de se deplacer grâce a un guidage approprie sur une courbe lieu geometrique des points pour lequel, sans deplacer la roue 5, le ruban ne so~t jamais detendu.
On peut enfin imaginer dlarticuler la vis de transla-tion de la roue 7 à l'une de ses extremites et d'equiper l'autreextremit~ d'~n dispo~itif de tension t~l qu~ des ressorts qui mainti~ndront constamment la vis en position ecartee des roues 2 et 5, assurant ainsi en permanence la t~nsion du ruban quelle que soit la position du palier de la roue 7 sur la vis.
On peut aussi envisager d'autamatiser complètement le dispositif en commandant à distance le deplacement de la roue de renvoi 7 à l'aide d'un moteur ou d'un verin, et d'asservir le de-placement de cette roue de renvoi 7 aux variations de temperatu-re du produit solidifie, à la sortie de la gorge, ou à l'entree du laminoir, à l'aide d'une servo-commande actionnee par un regu-lateur de type connu; on obtiendra ainsi automatiquement une cor-rection des ecarts de temperature de sortie du metal dont la tem-;25 .

p~rature restera pratique~ent constante à la valeur choisiependant toute.la duree de la ~ulee~
Enfin l'invention, particulièrement adaptee à une ins-tallation de production de fils, s'applique de la mêm~ façon a la production de plats ou de tôles, la gorge de la rou~ de cou-lee étant ~lors large et de faible pro~ondeur.
L' inv2ntion s'applique egalement à une installation à
roue de coulee dite a trois roues.

Claims (4)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Procédé pour l'élaboration d'un produit lamine, à
partir d'une ébauche obtenue par coulée continue d'un métal ou alliage liquide dans une roue refroidie munie d'une gorge péri-phérique fermée sur une partie de sa circonférence par un ruban métallique formant une boucle sans fin, entraîné à la vitesse circonférentielle de la roue qu'il enveloppe partiellement, le métal ou l'alliage liquide étant déversé en permanence en un point fixe constituant l'extrémité amont fixe de la partie fer-mée de la gorge, dans laquelle il se solidifie au moins partiel-lement pour ressortir en aval sous forme d'une ébauche continue qui est elle-même ensuite introduite dans un laminoir continu, caractérisé par le fait que, quelle que soit la nature du pro-duit travaillé, on se place toujours dans les conditions optima-les du couple vitesse-témperature de la vitesse de la roue et température de l'ébauche assurant à la fois de bonnes conditions de coulée et de bonnes conditions de laminage ultérieur, en agis-sant indépendamment d'une part sur la vitesse de la roue, d'au-tre part sur la longueur de produit emprisonné dans la gorge de la roue par modification de la longueur de ruban appliqué sur la roue, en faisant varier le point aval de séparation roue-ru-ban où l'ébauche sort de la gorge.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on asservit le réglage de la longueur de produit emprisonnée dans la gorge de la roue à une mesure de température de l'ébauche entre sa sortie de la roue et son entrée dans le laminoir.

3. Dispositif pour la coulée continue de métaux ou allia-ges de compositions diverses, et pour la mise en oeuvre du pro-cédé selon revendication 1, comportant une roue de coulée à
gorge et des roues de renvoi sur lesquelles tourne un ruban mé-tallique sans fin, partiellement appliqué sur la roue de coulée dont il ferme une portion d'arc de la gorge par contact sans glissement, et dans laquelle le point d'entrée en contact du ruban avec la roue est un point fixe où le métal ou alliage li-quide est déversé dans la gorge, caractérisée par le fait que la machine comporte des moyens pour faire varier, selon la nature du produit travaillé, le point aval de séparation roue-ruban où
l'ébauche sort de la gorge.

4. Dispositif selon la revendication 3,dans laquelle les moyens pour faire varier le point aval de séparation roue-ruban sont constitués par une roue de renvoi du ruban montée sur un pa-lier mobile réglable en position par rapport à la roue de coulée, caractérisée par le fait que le déplacement du palier de la roue de renvoi du ruban s'effectue selon une trajectoire déterminée de telle sorte que la longueur totale développée du ruban n'ait pas à être modifiée.