CA1093782A - Procede de coulee continue entre deux series d'elements cylindriques refroidis et mobiles exercant une pression sur le metal en voie de solidification - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de coulée continue de produits en alliages métalliques tels que bandes, tôles, barres, ébauches pour fil machine, lingots et produits spéciaux caractérisé en ce que le métal liquide est coulé entre deux séries d'éléments successifs jointifs mobiles formant deux surfaces cylindriques soit convexes toutes les deux, soit l'une convexe et l'autre concave, en ce que l'on applique par l'intermédiaire de ces surfaces cylindriques une pression élevée sur le métal en cours de solidification, en ce que l'épaisseur finale du produit peut être notablement réduite par rapport à l'épaisseur initiale offerte au métal liquide et en ce que le produit coulé pendant sa réduction d'épaisseur est maintenu sur les côtés à l'aide de secteurs latéraux basculants ou effaçables refroidis. Elle a également pour objet un appareil de coulée destiné à la mise en oeuvre de ce procédé plus direct et plus rapide que les procédés jusqu'ici connus.

Description

10~ 3Z
~ 'invention concerne un procéd~ et un dispositif de coulée continue dlalliage~ métalliques et en particulier d'alliages d'aluminium. Ce proc~dé permet de couler, au prix d'une adaptation de la valeur des paramatres de dimensions des machines, des produits minces en bandes, des lingots, de~
barres de petit ou de gro~ diamètre ou encore d'autres produits décrits ci-après.
~ a coulée continue verticale ou horizo~tale de demi-produits tels que plaques, plateaux, billettes a été co~id~rée pendant longtemps comme un stade intermédiaire indispensable ~
l'obtention de produits finis de qualité. C'est aiDSi que pour obtenir des t81es minces d'alliages d'aluminium de quelques millimètres ou fractions de millimatre par exemple, on opère en gén~ral de la façon suivante:
1) On coule le métal liquide en coulée continue sous forme de plaques parallélépipédiques dont les dimensions peuvent être consid~rables : par exemple 3 m de longueur, 2 m de lar-geur et 0,5 m d'épaisseur.

2) On lamine ensuite ces plaques à chaud ~usqu'à une épai~seur de l'ordre de quelques millimatres Cette opération d'ébauchage à chaud se fait le plus souvent d'abord sur un laminoir réversible, pui~ ensuite sur un train de l~m~nolre à
plusieurs cages succe3sives dit train tandem.

3) On achave enfin la tran~formation jusqu'à l'épais-seur finale par un laminage à froid.
Pour obtenir du fi~ machine de diamatre g,5 mm en alliage d'aluminium on a, de manière parallèle, opér~ pendant des années de la façon suivante :
1) On coule le métal liquide en coul~e continue ~ous forme de billettes de ~ection circulaire de diamatre 200 ou ~00 mm par exemple.
2) On file ensuite ~ chaud ces billettas sur une presse à filer à plusieur~ ~coulements de façon ~ obtenir des fils de diamètre souhaité.
Les praticiens ont depui~ longtemps recherché des procédés de transformation plus directs et plus économiques.
Pour la fabricatior de tôles, on a cherché à supprimer 1'opération la plus lourde au point de vue inveqtissements :
l'~bauchage à chaud. LeR trains de laminoirs à chaud modernes sont en effet des outils très importantq et très coûteux dont l'amortissement se fait lourdement reRsentir sur le prix de re~ient des t81e~ fabriquées à l'aide de ces laminoirs~ On a donc chercher à supprimer ce stade de la transformation, en essaya~t de couler directement des produits minces, d'épaisseur volsine de celle des produits sortant des laminoirs à chaud, Ces produits peuvent alors subir, directement à la sortie du syst~me de coulée, le laminage à froid.
De tel~ procédés de coulée directe de bandes minces sont assez nombreux et s'irspirent de différents principes.
1) Coul~e entre courroies ou rubans : le métal liquide est coulé entre deux rubans métalliques continus, le plus souvent en acier, tournant en sens inverse et port~s par un système parfois compliqué de tambours et de roues support.
Ces rubans sont refroidis intérieuxement. Un tel système connu sou~ le nom de "coulée Hazelett" est décrit en particulier dans les brevets français 1.218.995, 1.276.413 et 1.314.592. A~ec de tels proc~d~s il est possible de couler des bandes de largeur pouvant atteindre près de deux mètres et d'épaisseur de l'ordre d'une dizaine de mm. En raison de 1'importance de la surface des cour~oies en contact avec le métal liquide et de la grande capacit~ d'~changes thermiques ~ui en résulte, les débits de productions ~ont c~n~idérables et peuvent dans le cas de l'aluminium atteindre 30 t/heure.
2~ Coulée entre éléments de lingotière~ successifs :
~ ~ 3'~ 2 le métal liquide est coulé entre deux séries d'élément~ ou de blocs ~éparés montés le~ un derriare les autres sur une cha~ne ~ans fin ~ la façon d'une chenille.
Ce~ blocs successifs peuvent 8tre soit refroidi~ par une circulation d'eau intérieure, soit constitué~ d'un bloc massif isolé thermiquement de la cha~ne qui les porte. Dans ce dernier cas, les blocs ou moules ~ouent le rôle d'accumula-teurs de chaleur; apras l~ur sortie en dehors de la ~one de coulée, ils ~ont refroidiq par pulvérisation d'eau.
Une illustration de la première technique est fait~
par le procédé Hunter Douglas, objet en particulier du brevet français 1.041.807. ~a deuxième technique est illu~tr~e par le procéde Prolizenz, objet en particulier du brevet français 1.582.915.
~ e3 debits de telles machines sont intermédiaires entre celui de la coulée entre cylindreY et celui de la coulée entre bandeq et se situent aux environ~ ~e 10 t d'aluminium à l'heure.
3) Coul~e entre roue et ruban : le métal liquide est coulé à l'int~rieur de la gorge d'une roue obturée par un ruban métallique, le plus souvent en acier~ Ce procédé est plutôt adapté ~ la coul~e d'ébauches en vue de la fabrication de fil machine par laminage ultérieur qu'à la coulée d'ébauches pour la fabrication de tôles larges. ~n effet, le manque de rigidité du ruban obturateur interdit l'obtention de ban~es d'épaisseur suffisammeDt réguliare plu~ larges ~ue 300 à 400 mm environ.
~ es procédés de ce type appliqu~s à la coulée d'ébau-ches de~tinées ~ la fabrication de fil machine sont assez nombreux. ~es principaux ont ét~ développés par Properzi (en particulier brevet~ français 981.897 et 1.029.354), Soci~té
Nouvelle Spidem (en particuller brevet~ français 1.575.686 et 37~2 2.11~.091), Southwire Corporation (en particulier brevets français 1.497.742 et 2.183.858).
~ e débit de ces machines de coulée continue entre gorge d'une roue et ruban est considérable puisqu'une ébauche pour fil machine de section relativement petite de 2000 m2 par exemple peut être coulée avec un débit horaire de l'ordre de 5 to.~nes/heure, Ces trois premiers procédés bien que très avantageux en raison du raccourcissement sensible qu'ils apportent dans les cycles d'élaboration des produits finis en supprimant ou en réduisant le~ opérations de travail à chaud présente~t cependant quelques inconvénient~.
a) ils ne sont pas très soup,les et en fait l'application industrielle la plus adaptée est la fabricatio,n de fil machine par le troisième de ces procédés.
b) il~ ne résolvent pas le problame fondamental du contact prolongé du métal coulé avec les parois de la lingotière,,que celle-ci soit constituée par deux rubans, des éléments de lingo-tières successifs, ou une roue et un ruban. Ce problème est le suivant : à l'endroit o~ a lieu l'alimentation, le métal liquide occupe tout l'espace délimité par les éléments, par exemple les deux rubans métalliques formant la lingotiare. Un ~ refroidisseme,nt et une solidification rapides des parties du métal coulé en contact avec les rubans ont alor~ lieu, accompa-gnés d'un retrait qui décolle de son Rupport la croûte solidifiée du métal coulé.
~es éohangès thermiques entre le métal coulé et les éléme.nts con~tituant la lingotière sont alors ~ peu pres : supprimés. Dans le cas des alliages, il peut alors se produire la refusion de certaine eutectiques fusibles ~ui exsudent au travers de la couche solidifiée et vienne.nt se figer contre les parois des éléments constituant la lingotière.
.
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--" 10~37~2 Ces exsudations ~ composition parfois tr~s enrichie en éléments d'addition ~ont une source de difficultés au cour~
de la transformation ultérieure. Ceci explique que dan3 le cas des alliages d'aluminium, les proc~dés décrits ci-dessus ne sont applicables qu'à l'aluminium pur ou aux alliages peu chargés tels que l'alliage aluminium mangan~se AMl et les alliages aluminium magnésium contenant moins de ~ % de magnésium.
c) dans la plupart de ces procédés et particulièrement dans ceux dont la vitesse l'néaire de coul~e est importante, la profondeur de métal non solidifié au centre de l'ébauche peut être grande. I1 s'ensuit que des cavités ou retassures se créent au centre, qui ne sont pas comblées par un apport de métal liquide oar la forme du front de solidification est trop aigue.
d) les surfaces de refroidissement sont finalement mal utilisées puisqu'entre elles et le m~tal en cours de solidifica-tion s'interpose un film d'air qui fait obstacle aux échanges.
Il est donc avantageux d'exercer pendant la solidifi-cation du métal une compression sur le produit coulé de façon à éviter les inconvénients indiqués ci-dessous, d'où l'idée d'une quatrième voie qui a donné lieu également à des réalisa-tions industrielles.

4) Coul~e entre cylindres de type cylindres de lami-noirs refroidis. ~'alimentation en m~tal liquide peut se faire de bas en haut, les axes des cylindres étant alors dans un même plan horizontal. C'est le système Hunter décrit en particulier dans le brevet ~rançais 1.189.83~. Elle peut aussi se faire horizontalement, le plan contenant les axes des deux cylindres étant alors vertical. Ce ~ystème est décrit dans le brevet français 1.198.006 pris par Coquillard~
Ces systèmes évitent les défauts de retassures, ségr~gations et exsudations mentionn~s plus haut et permette~t ~ ~ ~ 3~
la coulée de bandes minces (4 mm et plu~ en largeur assez considérable, au moins jusqu'à 1,70 mètres). Ces proc~dés prése.ntent toutefois deux inconvénients :
- la surface de contact entre les cylindres et le produit coulé est faible, ce qui limite les possibilit~ d'extraction de la chaleur. Cette ~urface est sensiblement proportionnelle à la racine carrée du rayon du cylindre. ~e d~bit horaire de la machine e~t donc réduit.
- le produit coulé n'e~t pas maintenu lat~raleme~t ce qui n'est pas très grave pour la couléede t81es relativeme.nt large~
et peu épaisse~ (1500 mm x 6 mm, par exemple) dans lesquelles les bords, solidifiés en premier, contiennent plus ou moins parfaiteme.nt le métal latéralement.
~ 'ensemble des procédés qui viennent d'~tre d~crits pr~sentent do.nc tous des inconv~nients entrant dan~ une ou plusieurs des catégories suivantes :
- rupture du cycle de transformation entrainant préchauffages, stockages et mise en oeuvre supplémentaire - qualité de surface parfois médiocre résultant des ségréga-tions et des exsudatio.ns - défauts internes du type retassure ou crique - dans certains cas, très faible capacité de production ~ obJet de la présente invention est un procédé et un dispositif de coulée de métal liquide dans une lingotière constituée par des parois mobiles refroidies permettant d'as~u-rer :
a) une gra~de surface d'é~hange thermique entre m~tal et lingotière b) un maintien constant en contact des surfaces de refroi-dissement aussi bien principales que lat~rales avec le métal encours de solidificatioD
c) un serrage prugressif et même un véritable corroyage du produit pendant la solidifi.cation ce qui élimine ségrégations, exsudations, retassuees et criques internes.
Le procédé selon l'invention qui répond à cet objet est du type dans lequel a) le métal liqui.de est coulé entre deux séri.es d'éléments successifs jointifs mobiles formant deux surfaces cylin-driques dont l'une au moins est convexe, et b) une pression el.evée est appliqué sur le métal en cours de solidifi.cation par l'intermédiaire des surfaces cylindriques, l'épai.sseur finale du produit pouvant ainsi être notable-ment réduite par rapport à l'épaisseur initiale offerte au métal liquide.
Ce procédé est caractérisé en ce que le métal coulé
lorsqu'il est encore liquide est maintenu sur les cotés des deux surfaces cylindriques à l'aide de secteurs latéraux bascu-lants ou eEfaçables refroidis qui s'effacent pour permettre l'application de la pression élevée sur le métal dès le début : de sa solidifi.cation.
Pour mettre en oeuvre ce procédé, la lingotière de coulée est composée d'éléments successifs (aussi appelés volets) de lingotières comprenant chacun une paroi principale constituée par des sections refroidis par circulation d'eau. Ces éléments mobiles successifs sont branchés sur les canalisations d'amenée et de départ de l'eau de refroidissement pendant la seule durée de leur contact avec le métal.
A cet effet, des moyens sont prévus permettant de réaliser ce branchement étanche de ces éléments (ou volets) avec les canalisations d'amenée et d'évacuation d'eau. Ces moyens comprennent:
a) des moyens de positionnement précis des bolets de telle façon que les ouvertures dlalimentation et d'évacuation de ces .
. ~937~Z
volets se présentent rigoureusement en face des ouvertures correspondantes des canalisations b) des moyens de raccordement étanche des ouvertures corres-pondantes, par exemple à l'aidé de joints gonflants. L'ensemble de ces ouvertures et de leur dispositif de raccordement est dénommé: bo;te de prise d'eau c) des moyens d'obturation des circuits d'eau (vannes) pour permettre et arreter le gonflement des joints et la circulation de l'eau dans les volets. Ces vannes sont commandées par des systèmes de doigts et de butées solidaires les uns des volets, les autres du bâti de la machine.
~es exemples pratiques de réalisation seront développés plus loin.
Les volets comprennent également des parois latérales constituées par des secteurs effaçables ou basculants qui, en se dégageant progressivement au cours de la coulée, permettent le maintien du contact entre le métal et les parois de la lingotière et l'établissemènt d'une pression progressive sur le métal en voie de solidification.
Cette combinaison de caractéristiques:
- refroidissement des éléments de lingotière mobiles limitées à la période de contact avec le métal coulé
- maintien du contact entre les surfaces refroidissantes et , le métal en cours de soli,dification grace à un système de secteurs latéraux effaçables ou basculants - serrage progressif du métal coulé rendu possible par l'effacement de ces secteurs constituent l'essentiel de l'invention qui peut faire l'ob~et comme cela va être décrit ci-après de plusieurs variantes , 30 d'exécution.
Une première variante est constituee par une machine de Y~i..'... ~
t~ 93782 coulée dans laquelle la lingotière mobile est ~ormée par un tambour rotatif refroidi portant les secteurs latéraux escamo-tables et un ensemble de volets jointifs d'axe parallèle à
l'axe du tambour entourant une partie de la circonférence du tambour. Ces volets viennent se mettre en place en face d'emplacements bien déterminés du tambour. Ils son~ refroidis également par circulation d'eau et, tournant à la même vitesse que le tambour, ils constituent avec la surface extérieure de celui-ci et les secteurs latéraux la lingotière de coulée.
Dans cette variante, le métal est donc coulé entre une surface cylindrique mobile convexe qui est le tambour et une surface cylindrique concave constituée par les volets successifs.
Le serrage progressif est assuré par un système de câbles ou de chaines qui appuient avec force les volets sur le produit coulé. En~in, un mécanisme accessoire assure la remontée des volets après la sortie du métal coulé.
37 ~ ~
Le sch~ma de principe d'une réalisation du dispositif objet de l'invention est repr~senté sur la figure 1. Un schéma plu9 détaillé des volets et du tambour au voisinage de l'alimen-tation en metal liquide est représent~ sur la figure 2. ~a figure 3 repr~sente une coupe de l'appareil de coulée suivant A~. La figure 4 représente la mise en place dans le sens de la coulée des volets successifs. La figure 5 représente une vue agrandie d'une partie de la figure 3, la figure 6 un schéma du système de mise en pression. ~es figures 7, 8, 9 et 10 repréYentent des applications particuli~res du dispositif décrit.
Le schéma de principe en élévation d'une installation de coulée selon l'invention eRt repr~senté sur les figures 11 et 12. Les chemins de roulement schématisés en coupe longitudinale sur les figures 11 et 12 sont représentée3 en coupe traDsversale sur les figures 13 et 14. ~a figure 15 représente une variante du mécanisme d'entrainement des volets i~férieurs. La figure 16 représente la coupe d'un système composé de deu~ secteurs fixes de gra~de largeur et de quatres secteurs basculants de petite table destinés à la coulée de plaques. La figure 17 représente deux coupes successives transversales d'une des moitiés d'un berceau et des éléments refroidissants supérieurs.
La figure 18 représente un système se composant seulement de quatre secteurs basculants sans aucun secteur fixe. La figure 19 repré~ente dans sa partie supérieur un élément basculant dans un plan transversal, par rapport au produit coulé et dans sa partie inférieure ce même élément basculant vu de droite.
~a figure 20 repr~sente une coupe transversale de la chambre d'eau inférieure dans la zone découlée du métal. La figure 21 repr~sente une coupe tran~versale de cette m8me chambre dans la ~one proche de l'alimentation en métal liquide. La figure 22 représente schématiquement le système d'alimentation en métal liquide. La figure 23 repr~sente deux coupes transversales _ 9 _ 1~3~Z
successive~ dans la coulée de produit contenant un insert. Ia figure 24 montre comment obtenir un c~ble enrob~. ~a figure 25 repr~sente un sy~tème d'alime~ation de l'appareil par la fu~ion d'électrodes consommables.
Avant d'entreprendre la description détaillée des différe.nts organes con~tituant la machine, il est préférable de comprendre d'abord son fonctionneme.nt global et pour cela il faut ~e reporter aux figures 1 et 2.
~ a coul~e s'ef~ectue de la faço.n suivante :
~e tambour ou roue de coulée 1 entra~.n~ par un moteur tourne à vitesse constante. Il reçoit au point 2 le métal liquide provenant d'une goulotte de coulée 3.
A pro~imité immédiate de l'alimentation~ tel que représenté figure 2, le métal liquide est alors maintenu en forme entre le tambour de coulée 1 d'une part, et des volets 4 repré-sentés seulement sur la figure 2. Ces volets sensiblement jointif~ enveloppent le produit coulé depuis l'alimentation en métal liquide 2 jusqu'à la sortie du produit solidifi~ 5 et cons-tituent la face de la lingotière mobile oppo~ée à celle consti-tuée par la surface extérieure de la roue.
Au fur et à mesure que la roue tour.ne et que les voletsprogressent à la même vites~e angulaire que la roue, il faut . amener des volets au point d'alimentatio.n en métal liquide 2 : et les retirer au point de sortie du produit coulé 5.
On *tilise à cet effet un chemin de roule~e.nt 7 sur lequel circulent les galets porteurs des volets par 1'intermé-diaires de pièce~ élastiques. ~e circuit d'un volet est donc le suivant, à partir du mome~t o~ en 8 il quitte le produit coul~ sortant de la roue e~ 5 : sous l'influence de son propre poid~, il roule en suivant le chemi.n de roulement, du point 8 au poi~t 9. Arrivé en 9 il est entra~né par une courroie, un c~ble ou tout autre systame 10, qui par slmple serrage ~ 9 37 ~ Z
ou à l'aide de cran~ d'entraInement, le remonte en suivant le chemin de roulement 7 ~usqu'à sa partie supérieure. Cette courroie ou ce c~ble sans fin 10 pas3e sur les poulies 11, 12, 13, 14, 15 dont 1'une est motrice, la poulie 12 par exemple.
Mais la vitesse de cette courroie est entièrement indépendante de celle de la roue : elle peut 8tre même avantageusement beaucoup plus ~apide, ce ~ui permet de n'avoir besoin que de quelques v~ets supplémentaire~ par rapport à ceux qui 30nt en service entre les point3 2 et 5. Il faut donc bien comprendre que les volets ne sont sensiblement jointifs qu'autour de la roue de coulée entre le3 point~ 2 et 5 mais plus du tout sur le chemin de roulement 7.
Une fois arrivé ~ la partie supérieure du chemin de roulement, le volet bascule sous son poids, vers le point d'ali-mentation en métal liquide 2 derrière le volet précédent comme le montre schématiquement la figure 2. ~es galets 16 permettent sa mise en place parallalement ~ l'axe du tambour ; le dernier ;; train de galets 16 côté er,trée est moteur ; c'est lui qui pousse les vole~s à u~e vitesse égale à la vitesse de la roue tant que le relais n'est pas pris par les câbles ou cha~nes de tension.
Les volets reposent tout d'abord sur des secteurs latéraux portés par le tambour. ~a section coulée est donc déterminée par le volet, la surface extérieure du tambour et les secteurs ; latéraux. A partir du point 52, des câbles ou cha~nes de serrage 47 viennent ceinturer ou fretter l'ensemble des volets cepe,ndant que les secteurs lat~raux s'effacent. Toute la pression transmise par les c~bles ou cha~nes 47 vient donc s'appliquer sur le m~tal en cours de solidification. Au point 53, les câbles de serrages n'agissent plus sur les volet~ qui, arrivés en 8, tombe~t sous leur propre poids en 9. ~es c~bles ou cha~nes de serrage sont entra~nés par une des poulies 48, 49, 50 qui est motrice et entra~ne les câbles ~ une vitesse synchronisée 105~37~3Z
avec celle de la roue.
Après cette application du fonctionnement global de la machine, il est utile de donner des explicatio~ plus détaillée~ :
sur la réalisatio.n particulière de l'inventio.n qui constitue cette machine. Ce~ explications concer.neront ~uccessivement les éléments es~entiels de l'invention : le tambour ou roue de coulée, leQ volets, le système de serrage, les secteurs laté-raux, puis le mécanisme accessoire que co.nstitue le syst~me de remontée des volets.
~e tambour ou roue de coulée constitue dans ~ partie extérieure un des côtés de la lingotière de coulée qui recevra le métal liquide. Cette partie extérieure doit doDc être refroi-die par les circuits d'eau repérés 25a et 25b sur la figure 3.
Ces circuit~ 25a et 25b sont évidemment multiples et répartis à intervalles réguliers le long de la circonfére.nce du tambour.
~'alimentation de ces circuits est assurée par une arrivée géDérale 20 et une sortie générale d'eau de refroidisseme.nt 21 toutes deux situées dans l'axe de la roue.
: A chaque extrémité du tambour et sur le pourtour de ~a circonférence so~t disposées à intervalles réguliers corres-pondant à la largeur de chaque volet les bo~tes de prise d'eau 27 et 31 servant à l'alimentation des volets e.n eau de refroi-dissement. Ces bo~tes ~e prise d'eau seront décrites plus loin.
Ver~ chaque extrémité du tambour mais plu~ près du milieu de celui-ci que les bo~tes ~ eau sont pratiquées une ~érie d'enroches périphérique~ qui permettent la mise en place ~ précise des volets.
: Les volet~ qui concourent avec le tambour à la forma-tion de la li.ngotière mobile ~ l'intérieur de laquelle est coul~ le métal liquide, disposent de trois particularit~s impor-tantes ;
- un système de mi~e e~ place par rapport au tambour . - ' 1~ ~ 3 7 ~ Z
- un syst~me de refroidissement - et un systame de serrage ~ur le tambour ~ e syst~me de mise en place par rapport au tambour est indispensable pour deux raisons : la première est la nécessi-t~ d'assurer une succession sensiblemént jointive des volets dan~ la zone de coul~e, la de~xième est d'assurer la coincidence des oriflces d'arrivée et de sortie d'eau du tambour et des volets. Il sera en effet expliqué plus loin que le refroidisse-ment des volet~ est assur~ par une circulation d'eau en prove-nance du tambour et qui retourne au tambour.
Cette mise en place des volets se fait dans les deuxse.ns : parall~lement à l'axe de la roue ou mise e.n place en lar_ geur et le long de la circonférence du tambour.
Parallèleme.nt a l'axe de la roue, la mise en place peut ~e faire par exemple gr~ce au groupe de galets 16 dont le dernier groupe, au niveau de l'alime.ntatio.n en m~tal liquide, est mo-teur. La figure 3, qui représente une coupe de la machine passant par l'axe au tambour montre clairement les galets 16 et i.ndique comme.nt leur mi~e en place par rapport aux chemins de roulement 17 permet de centrer le volet correspondant.
~ a mise en place des volets le long de la circonfé-rence de la roue peut ~e faire selon le dispositif schématisé
titre d'exemple sur la figure 4 : chaque volet porte ~ chacune de ses extr~mité~ latérales une ~orte de languette 18 qui vient en butée sur des dents l9 usinées sur les deux pourtours externes du -tambour.
Il est important d'expliquer ici l'utilité de ces languettes dont on pourrait penser ~u'elles gont inutiles puis-que les volets étant ~ointif3 se mettent en place correctement ~ partir du moment où les premier~ sont correctement positio~.n~s au d~part. En réalité, les volets ne doivent paq 8tre parfaite-me.nt jointifs : il faut pr~voir entre eux un jeu de 1'ordre de 3~Z
quelques dizi~mes de millimètres pour la raison suivante : ~
partir d'une positio.n du tambour telle qu'une cro~te suffisante de m~tal ~oit solidifée, on exercera une force de serrage sur les volets cependant que, simultan~ment, les secteurs latéraux sero.nt effacés. I,es volets seron~ do.nc appuyés avec force contre le produit coulé et le retrait du métal se faisant, ilY
se rapprochero.nt l~gèrement du centre de la roue : il faut ~o~c lai~ser entre eux un certain jeu afin qu'ils évite.nt de se chevaucher au moment du retrait. Pour des produits mi~ces (environ lO mm), une roue de l m~tre de diamètre et des volets de 1.5 cm de large, il faut un jeu entre volets de 2/lO mm environ.
Ce jeu faible n'est pas gêna~t et n'entra~ne pas de risques d'infiltration de métal liquide.
Chaque volet est muni d'un système de refroidi~sement constitué par une circulation d'eau. Comme ce système de refroi-dissement est étroitement lié au système de re~roidissement du tambour, il est indi~pe.nsable de les d~crire simultanément. En se repor~ant aux figures en coupe 3 et 5, il est aisé de com-prendre le syst~me de refroidissement.
~e tambour est divisé en autant de secteurs de refroi-dissement qu'il y a d'emplacements de volets ~ sa périphérie.
L'eau de refroidissement destinée à la roue et aux volets arrive par l'axe de la roue par la conduite 20 et quitte la roue également dans l'axe par la conduite 21. A partir de l'embrancheme.nt 22, le circuit de refroidi~sement se ~ubdivise en un premier airouit 23 destiné au refroidissement du ~ecteur corre~pondant du tambour et un deuxi~me circuit 24 destiné au refroidissement du volet corre~pondant. ~e circuit de refroi-dissement du tambour peut 8tre réalis~ tel que présenté sur la figure 3 sur laquelle on voit que l'alimentation 23 ~e subdivi~e en deux branches 25a et 25b pas~ant à proximité immé-diate de la surface exter~e de la roue avant de rejoindre le ' 10~37~
collecteur 26 et la soxtie générale 21.
I.e circuit de refroidi~sement des volets est analogue :
la conduite d'alimentation 24 dirige l'eau au travers d'un double système de bo~te~ de prise d'eau 27 et 28 dan~ les deux branches 29a et 29b ; 1'eau circulant dans ces deux branches est ensuite collectée dans le collecteur 30 et apr~s passage dans les bo~tes de prise d'eau, 32 et 31, rejoint la sortie générale 21.
~ a figure 5 montre de façon plus claire et plus com-plète la façon dont sont réalisées les bo~tes à eau 27 et 28 ain~i que 31 et 32.
~a bo~te de prise d'eau 27 qui e~t ~olidaire de la roue comprend essentiellement deux organes :
1) une vanne 33 munie d'un ressort qui la maintient dès que le ressort est rel~ché, en position fermée. Un pou~30ir 34 permet l'ouYerture de cette ~anne 2) un joint gonflable 35 sous la pression de l'eau.
La bo~te de prise d'eau 28 solidaire au volet a, elle aussi, deux organes principaux :
1) un clapet anti-retour qui ne s'ouvre que sous une pression suffisante du fluide de refroidissemer,t 36 2) une partie de la face inférieure plane et usinée 37 sur laquelle le joint gonflable 35 s'applique assurant l'étanchéité entre le9 deux bo~tes.
Ces ensemble de bo~tes de prise d'eau fonctionne de la façon suivante : en dehors de la zone de coulée, 1'eau circule normalement dans les différents secteurs du tambour, les vannes 3~, ferm~es, emp8chant l'eau de couler à l'extérieur.
Quand les volets, le~ uns apras les autres, se mettent en place au voisina~e de la zone ds coulée, ~ la position pr~cise que leur donnent les systames de mise en place décrits plus haut, les orifices ~8 et 39 des bo~tes de prise d'eau respectives 3 7 ~ ~
de la roue et du volet 90nt donc les uns en face des autres.
Une came, fixée sur le bati de la machine, enfonce alors le poussoir ~4 ce qui a u~ double effet :
l) la pression de l'eau, par la rainure 40 pratiquée dans le poussoir se communique suivant le canal 41 au joint 35 qui se met ~ gonfler et fait ~tanchéit~ avec la surface plane usinée 37.
2) la vanne 33 s'ouvre alors, la pre~sion ouvre le clapet 36 et la circulation d'eau s'établit dan~ le volet.
Un dispositif analogue existe du côté "sortiet' du volet.
Ce dispositif a u~ double avantage : il permet d'assu-rer un refroidisseme~t permanent du tambour même en dehors de la zo.ne de coulée et il évite que pendant la remont~e des volets, ceux-ci ne perdent leur eau ce qui risque d'être dangereux en particulier dans la zone o~ les volets sont au-des~u~ du bassin de coulée.
~ Enfi.n, les volets comporte.nt un dispo~itif permattant leur aerrage contre le produit coulé, après effacement des secteurs latérau~ com~e cela sera expliqué plus loin.
Ce dispositif comprerd essentielleme.nt u~e paire de taquets escamotableq; tels que représentés sur la figure 6.
~e taquet escamotable 42 peut basculer autour d'un axe 43 entre une position ~table indiquée en pointillés 44 et une positio.n de travail 42.
Un système de rappel approprié, par exemple un ressort, ram~ne automatiquement ce taquet ~ sa disposition stable 44 ~ lorsque aucune force opposée ne lui est appliquée.
~orsque les volet~ arrive~t en contact avec la roue, c'est~-dire un peu en amo~t de repère 2 de la figure 1 un système de doigts solidaires de la roue fixé par exemple comme repx~senté sur la flgure 5 repère 45, sur les bo~tes ~ eau de 37~2 la roue agit sur l'ergot 46 du taquet(figure 6) et fait ba~culer le taquet de sa position stable 44 à sa position de travail 42.
: Le système de ~errage, assurant l'appui co.nstant des volets sur le produit coulé ~e compose de deux c~bles, courroies ou cha~nes repér~es 47 sur le~ figures 1 à 6, une a chaque ex-trémité latérale du volet. Chaoun de ces cables, courroies ou cha~nes sans fln pa~s~ sur une série de poulies 48, 49, 50, dont l'une au moin~, par exemple la poulie 49 est montée sur u~ axe port~ par un vérin permettant de communiquer aux c~bles une certai.ne ~ension. Dans la zo~e de coulée, autour du tambour, le~ câbles, à partir du point 52, appuient sur le~ logements ménagés dans la partie opposée à la roue des taquets préalable-ment basculés en positio.n de travail comme il a été expliqué
plus haut. ~a pression d'appui des câbles se communique par l'intermédiaire des taquets à l'en~emble du volet et assurent ainsi le serrage de ce dernier contre le produit coulé.
~ a pression des câbles cesse à partir du point 53, où les câbles commence~t à s'éloigner de la roue ; puis, un peu plus lDin, vers le point 8 approximativement, les taquets escamotables qui cessent d'être soumis à l'actio~ des doigts 45, revien~ent à leur positio.n stable 44 ce qui permet aux volets de passer entre les cables de serrage, lorsque, aux poin~s 55 et 54, leur trajet recoupe celui des volets.
Pratiquement avec des forces de tensio.n sur les cables de l'ordre de 10 to.nnes on arrive ~ des pressions ~ur le pro-: duit coul~ voisines de 2 ~ 3 kg par cm2. En utilisant des cha~es, on peut en augmentant la tension de la cha~ne ju~qu'à
50 tonne~ et au-delà parvenir à des pressions sur le produit coulé d'une vingtaine de kg/cm2.
~ e serrage du produit coulé obtenu ne peut intervenir ~; qu'à partir du moment o~ ce produit a ac~ui~ une forme solidifi~e ext~rieure suffi~amment ~olide. Il faut, certe~ que le coeur 10937~z du produit soit encore liquide ou tout au moins p~teux de façon à ce que la pression exercée par les volets puisse effectivement reboucher les retassu.~es mais il faut égalemeDt que le produit ait une forme extérieure suffisamment rigide, notamment sur les petits c~tés pour ne pas se répandre lat~ralement lorsque la pression va s'exercer.
Dans le cas de produits relativement larges et minces, le métal liquide est vers~ sans chute ~u point 2. de la figure 1 dan~ une sorte de li.ngotiare mobile constituée pour les grandes faces du produit par la surface extérieure du tambour et les volets successifs, et pour les petites faces, par des secteurs latéraux solidaires de la roue. Ces trois éléments constituent les parois du moule à l'intérieur duquel on verse le métal liqui-de et délimitent ainsi la g~ométrie du produit coulé.
O.n:~voit très bien sur les figures 3 et 5 les secteurs latéraux, repère 56 qui délimitent latéraleme.nt le~ dime~io~s du produit coulé 57, une plaque mince dans l'exemple représenté
sur le~ figures.
I1 est clair que, lorsque sous l'influe.nce des cir-cuits de refroidissement qui parcourent la roue et les volets,le métal coul~ se solidi~ie, l'épaisseur du produit coul~
diminue : c'est le retrait de solidification qui, dans le cas ~ particulier de l'aluminium.non allié est de l'ordre de 7 %.
Cela ~ignifie ~ue si les secteurs latéraux restaie.nt en place, la pression exercée par les câbles ou les chalnes décrits plus haut s'exercerait non pas sur le produit coul~, mais sur les secteurs latéraux, pui~que les ~olets reposeraient sur ces dernier~ et non sur le métal coulé.
Il faut donc utiliser un système qui permettre, au moment voulu, l'effaceme~t de ces secteurs latéxaux et l'appui direct des volets sur le produit coulé. Ce syst~me peut ~tre, titre d'exemple~ réalisé de la façon représentée sur la ~ 18 -105~378Z
figure 5. ~e secteur lat~ral ~6 est placé dans un logement 58 pratiqué sur la jante de la roue. Un ressort 59 le maintie.nt dans sa position haute ou position de coul~e. Le secteur latéral est prolongé par une lame souple 60 qui vient en butée sur un ergot 61. Un poussoir 62 porté par le volet et coulis-sant dan~ ce dernier peut, en descendant, entra~ner la lame souple vers le bas et la faire échapper ainsi à la butée 61.
Sou5 l'influence de la pression exercée par le volet, le secteur latéral cède et descend légèrement vers le ~o.nd de son logement 58 e.n comprimant le re~sort 59. Le volet porte alors directe-me.nt sur le produit coulé.
~a descente du poussoir 62 et donc l'effaceme.nt du sec-teur latéral sont commandés à l'aide d'une came fixée sur le bâti de la machi.ne et que l'on peut déplacer aisément. Il est : donc faoile de fixer par des e~sais successifs l'endroit précis à partir duquel on veut commander l'effacement des secteurs latéraux et l'application de la pression sur le produit coulé.
Dès que la pression sur le produit coul~ cesse, le ressort 59 se détend et le secteur latéral reprend sa place.
Toutes les parties métalliques en contact avec le métal liquide ou en cours de solidification doivent répo.ndre un certain nombre de caractéristiques pour éviter une détério-~ ration rapide de ces surfaces de contact :
- dureté à chaud importante vers 200~ à 300~
- bonne co.nductibilité thermique - limite élastique à chaud élevée Pour réunir cet e.nsemble de caractéristiques, il est possible de réaliser la li~gotière (tambour,volets, secteurs latéraux) en alliages cuivreux à fortes caractéristiques, ~0 cuprober~llium ou alliage cuivre cobalt béryllium par exemple.
; O.n peut également revêtir la surface des éléments de roue, des volets et des secteurs latéraux, réalis~s en '78Z
alliage cuivreux peu allié par un métal dur et de faible coefficient de d.ilatation tel que le molybdène.
Le mécani~me accessoire de remontée des volets ne .nécessi.te pas beaucoup d'explications : il peut s'agir par exem-ple de deux courroies crant~es qui passent dans les logement~
17 servant au centrage des volets.
Aprè~ la description d'une réalisation particulière de la machine, il convie.nt de donner quelques pr~cisio~s sur l'alime.ntation en métal liquide. Dans le cas des produits épais, cela ne pose pas de problème particulier : tous les sy~tames utilisés pour 1'alimentation des machiDes de coulée entre roue et ruban, entr~ deux rubans, e.ntre chenilles, peuvent convenir.
Pour les produits minces, il convient de se reporter à la figure 2 ; 1'alimentation en métal liquide se fai-t par versement sans chute ~ proximité de la génératrice supérieure mais légèrement en amo.nt, ~ partir d'un bac en charge muni à sa partie i.nféri-eure d'une fente d'alimentation ou d'une série de trous. ~a largeur de la fente et la hauteur du métal dans le bac co~dition-ne.nt le débit de métal liquide. ~a largeur de la fente étant fi-xée une fois pour toutes, il est possible d'asservir la hauteur de métal dans le bac d'alimentation à 1'épaisseur du produit coulé à la sortie de la roue.
~ Ce procédé de coulée dont le fonctionnement vie~t d!être d~crit pour la fabricatio.n de deml-produits mi.nces peut également ~tre utilisé pour la coulée de lingots, de métal plaqué, de matériaux composites, de bandes ner~urées, de m~tal comportant des insexts et même de piace~ de fonderie Pour la coulée des lingots, la figure 7 repr~sente schématiquement un dispositif proposé. ~a machiDe utilise un tambour d'une longueur utile égale ~ celle d'un li~got : 70 cm par exemple et les volets comporte.nt dans leur milieu un bossage 63 r~duisant 1'épaisseur du produit à quelques millimètres.

~ 37~Z
~e métal ssrtant du bassin d'alimentatlon aura la ~orme d'une nappe de m~tal liquide de 70 cm de large environ et de quelques millimatres d'~paisseur, la vitesse de cette nappe ~tant de 5 à 10 fois supérieure à celle de la roue. Le ni~eau atteint par le m~tal dans la roue est tel que les volets s'appliquent sur celle-ci avant que ce niveau soit atteint.
~ es lingot~ ainsi coul~s sont alors reli~s par de minces po~ts de métal solidifié de ~uelques millimetres d'épai~-seur sur quelques millimatres de large. ~orsque la nappe de lingots coulés passe à la partie inférieure de la roue, les ponts de métal peuvent 8tre ci~aillés ou voir leur épaisseur r~duite à moi~s de 1 mm.
Dan~ cette disposition, les lingots sortent parallèle-ment à l'axe de la roue. ~'épaisseur de la mince lame de métal qui les réunit est assez faible pour qu'ils soient ais~ment sépa-r~s .
On peut encore améliorer ce dispositif en fixant ~ur le nez du bossage de chaque volet un matériau en élément réfractaire~ ~es tubes de refroidissement sont par ailleurs disposés de faço~ telle qu'il~ assurent une solidification orientée du lingot, la partie supérieure étant plus chaude.
Dans ce cas, l'effacement des secteurs latéraux et la pression exerc~e par les câbles ont pour effet de réduire, pen-dant la solidification, à moins de 2 mm l'épaisseur du pont de métal entre volets. Cet effacement réduit également les reta~
sures.
~e d~bit d'une telle machine dépend des dimensions de la roue. Pour une roue de 1,30 m à 1,50 m de diamètre, il est normalement de l'ordre de 50 t/h à 100 t/h.
Pour la fabrication de métal plaqué, le schéma de l'installation est représent~ sur la figure 8. ~'alimentation en métal par un bassin ~itué en amont de la génératrice supérieure 10~37~3Z
de la roue, peut conduire ~ une solution simple pour la fabrica-tion~de produits platQ plaqu~s :
- la bande de placage 64 est tendue sur la roue au d~part et sa face externe est refroidie par la roue - la coulée de métal ~ur la bande et sa solidification 90US
pression assurent une très bonne continuité métallurgique entre le métal de base et la couche de placage Parmi les applications possibles, on peut citer ;
- les bandes ~laquées sur 5 à 10 % de leur épaisseur avec un alliage assurant une protection cathodique avec un alliage pour 9 oudo-brasage - les bandes mixtes alumi~ium-cuivre ou aluminium-acier.
Cette technique devrait même être d'autant plus adaptée à cette fabrication qu'elle permettrait d'assurer avec pr~CiSioD les conditions de température, de durée et de pression qui sont déterminantes pour la qualité métallurgique du joint entre le~
deux métaux.
IJa grande précision du positionnement de la couche plaquée rend possible le placage de bandes étroites et parallèles ou de bande~ découpées ou perforées selon les dessins appropriés pour la réalisation de tôles décoratives après ano~isation.
Le placage de métaux différents peut bénéficier des memes possibilités de localisation de celui-ci sur certaines zones.
~a combination du placage d'une bande et de l'insertion d'un réseau de fil~ permet la réalisation de matériaux composi-tes. ~e réseau de fil unidimensionnel ou bidimensionnel (en acier, en carbone ou en bore par exemple) donne un produit aux caract~ristiques exceptionnelles.
Les figures 9a et 9b montrent une coupe transversale du produit sur laquelle on peut voir la surface des volets~
li~se, celle du tambour, gravée et les secteurs latéraux. Le -- 10~37~3Z
m~tal qui alimente la jante en amont du point haut de la roue ne risque pas de redescendre dans les nervures de la jante lorsque celle~-ci sont soit profo~des mais suffisamment étroites, soit larges mais suffisamment peu profondes. Les dimensions pos-sibles de ces ~ervures dépendent des paramètres de la coulée :
nature de l'alliage, épaisseur du produit, température de coulée, vitesse de coulée, etc...
Applicatio.ns : bandes gravées, tôles de platelage, bande~ nervurée~ ...
~es figures 9c et 9d montrent qu'il est ~galement possible d'insérer e.n continu des profils métalliques dans des gorges entraillées dans la jante de la roue et de couler le métal sur l'e.n~emble, On réalise ainsi des produits dont les ~ervures sont des profils soit d'alliage léger, soit d'autres métaux.
Applications : profils conducteurs composites avec surface de frottement en acier, platelages spéciaux ...
La figure 9d montre en particulier la coupe transver-sale d'un produit co.nstitué par une s~rie de tubes que l'on déroule à l'intérieur des.gorges du tambour et qui sont noyés dans le métal coulé. On obtient ain~i des bandes larges de longueur indé~inie m~nies de tubes longitudinaux insérés.
Applications : échangeurs de chaleur, cryogénie, ra-diateur3 ...
Enfin, on peut également utiliser la technique de la roue de coulée pour réaliser en très grande ~érie des piaces simples .normalement coulées en coquille. Ce~ pièces peuvent comporter des insertions. Il est ~eulement n~cessaire qu'elles ~~ soie~t aiséme.nt d~moulable~. ~a figure 10 montre comment peuve.nt 8tre r~alisées des pi~ces de quincaillerie de batiment.
~ es parties de "volets co~uilles" situées entre les pièces peuvent être normalement en matériau r~fractaire de - 23 _ ~" ~0 ~ 3~7~ Z
façon ~ faciliter la mise sous pression de la pièce coulée lors de l'effacement de~ secteurs latéraux et lors de l'intervention des c~bles de serrage des volets.
Des broches montées dans les "volets coquille~"
peuvent être également prévues et commandées par des dispositifs appropriés fixés sur le b~ti de la machine pour intervenir en des points do.n.n~s du processus de solidification.
U.ne deuxième variante du procédé ob~et de l'inve.ntion con3iste da~s l'application de ce ~y~tème de lingotiares ~lémen-taires successive~ à la coulée entre cylindres de très grand diamètre~
Dans ce cas, la coulée du métal se fait entre deux surfaces cylindriques convexes et non plus entre une surface cyli.ndrique convexe et une surface cylindrique concave.
Cependant, on retrouve dans ce procédé de coulée, les moyens de l'invention : leR ~léments de lingotières ~uccessifs refroidis, la pression appliquée ~ur le métal en cours de solidification et la présence de secteurs latéraux basculants permettant de communiquer la pression au produit coulé lui-m8me.
Dans le dispositif co.nforme à cette deuxième variante, la coulée du métal se fait e.ntre deux éléments de cylindre de ~rand diamètre, 50 à 300 mètre~ par exemple. Mais comme il est, bien entendu, impossible de réaliser de tels cylindres, on .n'utilise que l'élément de ce cylindre en contact avec le métal coulé, cet él~me~t étant co.nstitué par une série de volets succe~sif~ de forme cylindri.que. D'autre part, la section de métal coulé qui dimi.nue progresivement d'épais3eur depui~ le point d'alimentation du métal jusqu'à la li~ne ~oignant le centre des cyli.ndres est maintenue latéraleme.nt gxâce à un système de secteurs latéra~x basculants.
L'inventio.n consiste donc dans un procédé de coulée continue de demi-produits : t81es, profils, ébauches, caractérisé
: - 24 -.
~O ~ 3~ Z
par la combinalsGn de ces deux points : coulée entre deux surfaces cylindrique~ de tra~ grand diamatre et maintien lat~ral du produit coulé gr~ce à des secteurs basculants.
~ e dispositif de coulée décrit dan~ le d~tail ci-après, et permettant de mettre en oeuvxe le procéd~ ci-dessus constitue également un objet de lli.nvention.
Le sGhéma de principe en élévati.on d'une installation de coulée selon le procédé est représent~ sux les figures 11 et 12.
~es parties essentielles de l'installatio.n sont :
1) les deux chemins de roulement supérieur 65a et in-férieur 65b sur le~quels circulent les uns derriare les autres les volets successifs supérieurs 66a et i.n~érieur~ 66b qui portent les él~me~ts de la lingotiare mobile. ~es parties en regard du métal coul~, c'est-~-dire la portio.n inférieure du chemin supérieur et la portion supérieure du chemin inférieur sont des surfaces sylindriques de grand rayon (50 mètres ~ 300 mètres), les centres de ces cylindres ~tant dans le plan faisant un petit angle avec la verticale représe.nté sur le dessi.n par sa trace AB. ~a coulée du métal se fait do.nc presque horizon-talement.
2) Un mécanisme d'entra~nement 67 par engrenage des volets inférieurs lesquels entra~nent à leur tour par engrenage les volets supérieurs.
3) De~ systèmes de retour rapide des volets supérieurs 68a et i.nférieurs 68b.
4) Un système de serrage des deux chemins de roulement des volets. Ce systame de serrage se compose, en aval de la sortie du produit d'un vérin 69 et au droit du dispositif d'alimentation en m~tal de deux tôles fortes 70 Il permet de faire varier lég~rement l'écartement entre les deux chemins de ro~leme.nt par pivotement de ceux-ci autour d'un axe fictif 71 '1093'78Z
situ~ au centre du dispositif d'alimentation.

5) Un syst~me d'alimentation en métal liquide.
La partie la plus complexe est évidemment l'ensemble constitué par les chemi~s de roulement, les volets et leur~
piaces de refroidissement et le circuit de refroidissemert de l'ensemble. Ces différents organes vont être décrits successi-veme.nt.
~ es chemins de rouleme.nt propreme.nt dits sont ~chéma-tisés en coupe longitudi.nale sur les figures 11 et 12 et en coupe tran~versale sur les figures 13 et 14.
Il s'agit de deux corps cylindriques de g~nératrices horizo.ntales, de hauteurs légèrement supérieures à la largeur du produit coulé et dont les courbes directrices portant les repères 65a et 65b présente.nt en regard de la zone de refroi-dissement, c'e~t-~-dire entre les points 71 et le plan A~, une portion cylindrique circulaire co.nvexe de tras grand diamètre (50 à 300 m~tres, par exemple)~
C'est gr~ce ~ ces sortes de caissons que la pression est appliqu~e au produit coulé par l'intermédiaire des volets qui roulent sur ces caissons et constituent ainsi dans la zone de coulée une portion de cyli.ndre de laminoir de très grand : diamètre.
Il est possible à la rigueur de remplacer le chemin . de roulement oylindrique inférieur par un chemin de roulement plan, c'est-~-dire de diamètre infini.
Le chemi.n de roulement inférieur est fix~ au b~ti fixe de la machine de coulée ; le chemin de roulement supérieur est solidaire en amo~t du b~ti fixe de la machine par 1'intermédi-aire des toles fortes 70, et en aval par un support mobile serré
sur le b~ti de la machine par un vérin de serrage 69, figures ~ 11 et 12.
~ Enfin, ces chemins de roulement portent des gorges . - 26 -.
~ ~ 37 ~ Z
longitudinales de profil appropri~ permettant la circulation de nappes de billes ou de rouleaux 72a et 72b maintenus dans des supports souples et assurant le d~placement des volets entre les secteurs avec le minimum de frottement.
~ es volets so~t schématiquement représentés en coupe sur les figures 13 st 14. La figure 13 représente agrandie la partie droite de la figure 14. ~es coupes sont transversales pour la machine de coulée mais longitudinales pour les volets dont la longueur correspo.~d à 1A largeur du produit coulé et dont la largeur est généraleme.nt sensiblement plus faible pour les volets supérieurs que pour les volets inférieurs. Ces derniers so.nt, en effet, pour des raisons indiquées plu9 loin, 3 à 4 fois plus lar~es que les volets supérieurs dont la largeur, ~ titre d'exemple, peut être d'une fingtaine de centi-mètres.
~ es volets supérieurs et inférieurs comprennent les uns et les autre~ :
- des profils raidisseurs 73a et 73b munis de dents d'entra~-nement 74a et 74b à chaque extrémité. Ces dents d'entrafnement, qui Yorment un eDgrenage de très grand diamètre, permettent l'e.ntraInement des volets supérieurs par les.volets inférieurs.
~ es volets inférieurs seuls comportent latéralement des éléments de crémaillère 75 entrafn~s par des pignons 67 plac~s de ch~que côté.
Ces syst~mes crémaill~re-pignon servent a entra~ner les volets inférieurs et à forcer ainsi leur serrage progressif entre les chemin~ de ro~lement.
~ es pignons latéraux 67 et la cr~maillare 75 portée par le volet inférieur sont, soit des éléments d'engrenage coniques; le sommet ~ommon des cônes est alors le ce.ntre de la partie cylindrique du chemin de roulement inférieur, soit des engrenages cylindriques ; les pigno.ns d'e.ntra~nement 67 ~tant 10~37~2 ~olidaires de l'axe moteur 76 traversant le segment cylindrique fixe supérieur 65a dans un logement cylindrique de section oblongue pour permettre de faire varier l'écartement entre segments d'appui et par 1~ l'épaisseur du produit final coulé.
- des berceaux 77a et 77b qui supportent des éléments refroi-dissants fixes 78a et 78b et des ~l~ments refroidissants sous forme de secteurs basculants 79a et 79b.
Ces éléments fixes et basculants donnent sa forme géométrique au produit coulé au départ ; pendant la solidifica-tion, le rapprochement des éléments fixes permet de réduire l'épai~seur du produit tandis que le basculement des éléments 79a et 79b assure le maintien et la compression latérale du produit.
Les dimensions et les formes de ces éléments varient se]on le type de produit coulé, cependant leur principe de fonctionnement est toujours le même. ~e~ figures 16, 17 et 18 illustrent quelques modalités de réalisation.
~a figure 17 représente par exemple deux coupes 8UO~
cessives transversales d'une des moitiés d'un berceau et des éléments refroidissants supérieurs. ~'ensemble de la partie supérieure est symétrique par rapport à l'axe CD.
~e produit coulé est un profil de section cruciforme curvili~ne destiné par exemple à servir d'ébauche pour la fabric~-tion de fil machine.
La première coupe, représentée en trait~ discontinus, est faite au droit du front de coulée, donc dans un plan perpen-diculaire à la direction de coulée passant sur la figure 11 par le repère 71.
~a deuxième coupe, représentée en traits pleins, est faite dans un plan représenté sur la figure 11 par sa trace A~
~'él~ment refroidissant fixe 78a en passant de la position de la premiere coupe ~ celle de la deuxième coupe, ne _ 28 -7~Z
fait que se déplacer parallèlement à lui-m~me e.n se rapprochant de l'elément refroidis~ant fixe inférieur. Il est muni de canalisations de refroi~issement 80 reliées au volet de façon rigide puisque l'élément 78a ne subit aucun déplacement relatif par rapport au volet.
I.'élément refroidissant basculant 79a a un double mouvement : d'une part, il se déplace vers le bas comme le secteur fixe, d'autre.)part, il tourne ~ l'intérieur de son loge-ment autour du centre du cercle qui forme son profil extérieur.
C'est ainsi que dan~ le plan de la première coupe, en traits disco.ntinus, les deux é~éments basculants supérieur et inférieur correspo.ndants sont appli~ués par les ressorts 81, l'un contre l'autre sur toute une face ~F Au fur et ~ mesure que la dis-tance entre volets diminue, la pression des deux secteurs bascu-lants l'un sur 1'autre les ~blige à basculer en comprimant le ressort 81, cependant que l'intervalle angulaire entre secteurs fixes et basculants 82 diminue ~es éléments basculant~ supé-rieurs et inf~rieurs .ne sont plus alors e.n contact qu'en un seul pol.nt G.
Le secteur basculant étant mobile par rapport au volet, l'alimentation en eau de ce~ secteurs à partir de~ volets peut être réalisée par des canalisations souples 83 qui se dépla-cent dans des rai.nures pratiquées dans le berce~u.
~e secteur basculant peut également 8tre réalisé sans canalisatio~ i.nternes, s'il est en métal de caractéristiques mécaniques et thermiques judicieusement choisies. Son refroi-dissement est assuré par le contact qu'il a avec le berceau dans lequel il pivote, ce berceau étant lui-même refroidi par une circulatio~ d'eau de la même façon que les éléments fixes 78a ou 78b.
Enfin, des butées 84 venant s'appuyer au fond d'une rainure usin~e dans le secteur basculant empêche la rotation 3~
trop importante vers le bas du secteur basculant en dehors de la zone de coulée. Deux remarques doivent être faites sur le fonctionnement de ces ~léments basculants ~
1) le logement à l'intérieur duquel tour.ne le secteur basculant est torique, de même que le secteur lui-meme. Or, il ..
n'est théoriquement pas possible de faire tourner un élément de tore plein à l'int~rieur d'un élément de tore creux de meme diam~tre. Dans ce cas particulier, cela est parfaiteme.nt po~sible ~ condition de réaliser le secteur basculant non pas d'une seule pièce ayant toute la longueur du volet (une vi.ngtaine de centimatres par exemple), mais SOU9 forme d'un empilage de secteurs élémentaires de 4 à 5 cm de hauteur et ayant éventuelle-me.nt chacun se~q propres canalisations d'arrivée et de départ d'eau. Dans ces co.nditions, et si l'on se souvie.nt que le rayon du tore est élevé (50 à 300 mètres), les surfaces toriques sont en réalité presque des cylindre~ et 1~ jeu suffisant e.ntre les éléments pour assurer leur basculement est de l'ordre, si l'on fait le calcul, d'l/100 de mm.
2) la coupe faite par le plan passant par le point d'alimentation en métal liquide 71 (coupe en traits disco.ntinus) n'est qu'approximative. En effet, en ce Point les volets .ne so.nt pas parallèles ; ils ne le deviennent qu'au droit du plan AB, figure 11.
La face inférieure du secteur basculant sup~rieur et la face supérieure du secteur basculant inférieur que nous avons repr~se.ntées au contact selo~ EF forment en fait un angle dièdre variable faible entre le poi.nt d'alimentatio.n et le point de sortie ; elles ne so.nt donc en contact par toute leur face qu'en un point et ailleurs, elles reposeDt l'une sur l'autre par l'une de leurs arêteq. Da~s la réalisation de la machi.ne, on a évidemme~t intérêt pour assurer une meilleure étanchéité ~u métal liquide, a ce que ces deux faces soient ' ' 10~3~7~Z
parfaitement au co.ntact au point 71 d'alimentation en m~tal liquide.
~a figure 19 illu~tre la résolutio~ de ce problème.
~ a partie sup~rieure de la figure représent.e un é].éme.nt basculant d~ns un plan transversal par rapport au pro-duit co~é dans diverse~ positions A partir du fro.nt de coulée.
Il y a 9iX positions successives, de droite a gauche :
- au niveau du fro.nt de coulée, - 30 cm plus loin, - 60 cm plus loi.n, - 90 cm plus loin, - 120 cm plus loi.n, - 160 cm plus loin : position finale On notera ~ur cette figure le basculement progressif du secteur et la diminutio.n d'épaisseur du produit qui passe de 80 mm par exemple à 5 mm.
~a partie inférieure de la fi~ure représente les éléments dans les m8mes positions successives que dans la partie supérieure, mais cette fois en vue de droite, c'est-~-dire par la tranche depuis l'i.ntérieur de l'espace de coulée.
Sur le croquis de droite, correspondant à la première position, on voit claireme.nt que, grâce ~ un usinage en biai~
~ des faces en contact des éléments sup~rieurs et inférieur~, on arrive à obtenir une application complate des deux faces l'une contre l'autre. Trente centimatres plus loin, l'angle entre les deux éléments étant plus faible, o.n voit apparaStre un coin entre les deux faces qui ne se touchent plus que par leur arête de droite, le jeu ~ gauche passant progressivement ~ :
- 7/10 mm à 30 cm - 15/10 mm a 60 cm - 20/10 mm ~ 90 cm - 30/10 mm ~ 120 cm 1~37~Z
- ~5/10 mm ~ 160 cm Cet usinage de la face inférieur en biais par rapport a la direction perpendiculaire aux faces principales de l'élément basculant a donc l'intér8t de maintenir un contact parfait, face contre face, au moment où le m~tal est liquide, le coi.n ne s'ou-vrant qu'après qu'une cro~te de métal se soit déjà solidifiée.
La figure 16 représente la coupe d'un système composé
de deux secteurs fixes de grande largeur et de quatre secteur~
basculants de petite taille destin~s ~ la coulée de plaques ;
la figure 18, un système se composant seuleme.nt de quatre sec-teur~ basculants sans aucun secteur fixe et qui est desti.n~ à
la coulée d'ébauches de section elliptique.
Dans le cas de la figure 17, le rapport de la section initialement offerte au métal liquide à la section finale peut être par exemple de 1,15 à 1,20 ; dans le cas de la figure 18, ce rapport peut être de l'ordre de 1,1.
~ es secteurs fixes et les secteurs basculants so.nt' refroidis par une circulation d'eau en provenance des volets.
Or, ces volets éta~t mobiles et indépe.ndants .n'ont besoin d'être refroidis que dans leur zone de travail et l'eau peut ne circuler dans les canalisations prévues ~ cet effet que dans cette zone, D'autre part, les dispositifs latéraux dlentra~nement des volets conduisent également à réaliser le dispositif d'alimentation en eau de faço.n telle que les volets soient automatiqueme.nt branchés ~ et débranchés a~ant et après la zone de coulée du métal. A
~ titre d'exemple, la solution de ces problèmes est réalisée de la faço.n suivante :
A chacune des extrémités latérales de chaque chemin de roulement, supérieur et inf~rieur, une chambre à eau annulaire a été disposée. Sur la fi~ure 13, o.n voit trè~ bien les deux coupes 85b de la chambre a eau d'un des côtés du chemin de roule-me.nt inférieur et une des coupes 85a de la chambre à eau du ~ ~ 3~ Z
chemin de roulement ~upérieur.
Les chambres à eau repré~entées sur la figurè 13 sont, comme le montrent les flèches indiquant le se.ns de circula-tion de l'eau, les chambres d'alimentation des volets, côté
amont. ~es chambres situées sur llautre bord des chemins de rol~eme.nt sont les chambres d'évacuation des volets, côté aval.
~ es figures 20 et 21 permettent une meilleure compré-hension du fonction.nement de ces chambres.
~ a figure 20 représente une coupe transversale de 1o la chambre d'eau inférieure dans la zo.ne de coulée du métal, c'est-à-dire dans la zone où la chambre d'eau est connectée avec les volets qu'elle alimente en eau.
~ a figure 21 représente une coupe longitudinale de cette même chambre d'eau dans la zone proche de l'alimentation en métal liquide, à l'endroit où se fait le branchement e.ntre chambre d'eau et volets.
U.ne bande métallique 86, renforc~e sur les bords par des joncs cylindriques 87, glisse sur des chemins 88 et obture ainsi la surface extérieure de la chambre d'eau annulaire 85a ou 85b. ~'étanchéit~ est assurée par un joint élastique fixe 89 s'appuyant sur les jo.ncs de renfort latéraux de la bande.
Dans ces co.nditions, le serrage de la bande sur le joint est proportio:nnel à la pression de l'eau. Par conséque.nt, du côté
évacuation où il n'y a pas de pressio.n, il faudra assurer 1'appui du jonc 87 sur le chemin 88 par un joint ~lastique 89 exerçant une pression suffisante pour assurer l'étanchéité. Cette bande métallique 86 doit mettre en communicatio~ la chambre d'eau avec les volets qui se d~placent le long du chemi.n de roulement ;
elle doit donc être entra~née à la m8me vitesse que les volets et porter des orga~es appelés bo~tes de prise d'eau permettant le branchement avec la chambre d'eau des circuits de refroidisse-ment des volets.
- ~3 -~ ~ 3~
La bande métallique porte donc d'une part des barret-tes 90 et dtautre part, à intervalles réguliers et ~ raison d'une part volet, une bo~te de prise d'eau 91.
Ces barrettes assurent à la bande une bonne rigidité
transversale. ~es bo~t~s de prise d'eau et les barrettes portent des tenons 92 qui permettent ltentra~nement de la bande a la vitesse des volets à l'aide de doigts 93 solidaires des volets.
Ces doigts s'appuyant sur les tenons 92 font avancer la bande et assurent une prése.n~atio~ correcte des boftes de prise d'eau 91 devant les orifices correspondants des volets.
I,a bo~te de prise d'eau 91 est en fait un raccord comprenant un élément de canalisation 94, une vanne d'admission 95, un joi.nt gonflable 96 muni de sa vanne de commande 97.
Ce système fonctio.nne de la façon suivante :
En dehors de la zone de coulée, par exemple pour la bo~te représentée dans la partie droite de la figure 21, les deux van.nes d'admission 95 et de commande des joint~ 97 sont ferm~es et appliquées sur leur siège par un ressort. ~orsque l'orifice de la canalisation 94 arrive en face de l'orifice de la canalisation du volet 98 (boite de prise d'eau de gauche de la figure 21), une première came 99 (figure 20) ouvre la vanne de commande 97 du joint gonflable 96. ~a pressio.n de 1'eau applique alors ce joint contre la portée circulaire autour de la canalisation 98 ; puis un court instant apras la came 100 (figures 20 et 21) ouvre la vanne d'admission 95 mettant ainsi e.n communication ].e circuit d'eau des volets avec la chambre d'eau.
~ e m~canisme d'entra~nement des volets inférieurs peut 8tre réalisé par un mécanisme tel que representé sur les ~0 figures 11, 12, 14 et 15. ~es pignons 67 e.ntra~nent les volets inférieurs par l'intermédiaire des engrenages 75 placés sur les c8tés de ces volets inférieurs. ~es pignons 67 peuvent être - ~4 -3~
coniques (figures ll et 15), leurs axes font alors un petit angle avec le plan d~ symétrie de la machine, ils peuvent être aussi cylindriques (figures 12 et 14), ils sont alors mont~s sur le même arbre moteur 76, arbre qui traverse le segment fixe d'appui 65a dans le logement cylindrique de section oblongue 101. ~es pignons 67 attaquent les volets sensiblement après l'alimentation en metal liquide. Mais le ou les volets plac~s en amont de ce point d'attaque des pignons peuvent être maintenus jointifs sans trop d'efforts ; le m~tal coulé étant encore dans cette zone en majeure partie liquide.
La partie supérieure comme la partie in~érieure de la machi.ne de coulée sont munies de systèmes de retour rapide des volets ; en effet, il n'est nullement besoin d'avoir une série de volets jointifs en dehors de la zone de coulée ; un système de retour rapide des volets depuis la sortie de la machine jusqu'à l'e.ntrée permet de n'avoir besoi.n que de quelque~
volets supplémentaires par rapport au nombre de ceux e.n service dans la zone de coulée.
~ la sortie de la machine, les volets supérieurs 66a (figures 11 et 12) s'écartent progressivement en s'appuyant sur les glissières de dégagement 102 ; ils contournent ensuite le chemin de roulement supérieur 65a en roulant sur la nappe de billes et en étant entra~nés par des courroies 68a de retour rapide. Ils sont alors introduits à nouveau en amont sur des glissières 103 et so.nt appliqués par gravité sur les volets supérieurs précédents déjà engagés.
U.n mécanisme analogue ne peut guère être appliqué
pour le retour des volets inférieurs. En effet, les courroies correspondantes devraient non seulement entra~ner les volets mais les supporter, leur poids ne les appliquant plus contre les chemins de roulement comme pour les volets sup~rieurs.
Or, ces volets sont des pieces assez lourdes (plusi-3'7~ ~
eurs centaine~ de k~), ce qui po~e des problèmes de réalisations pratiques des courroies.
On peut, par exemple, pr~voir un méca~isme ~el que re-pr~sent~ sur la figure ll.
Les ~olets sont munis de galets 104 s~e.ngageant ~
la sortie sur des rampes 105 qui le~ déposent sur des rails de retour rapide 68b en forme de secteurs verticaux de plusieurs mêtres de diamètre, par exemple 4 mètres.
SOU9 l'action de leur propre poids, les volet~ roule.nt le long de ces rails et remontent e.n deux secondes enviro~
une po~ition à peu près symétrique de celle de départ. Au moment où leur vite~se devient ~ peu près nulle, il~ sont soit repris (figure ll) par des tambours latéraux 106 munis de~
doigts 107 qui les déposent sur le tapis roulant 108, soit (figure 12) élevés par un tapis ~l~vateur lO9 ~usqu'au dispositif de basculement 110 qui après basculement dépose le volet sur . . .
~ les tapis roulants 108. Les tapi~ roulant~ 108 poussent le : volet co.nbre le volet précédent et l'e.ngage.nt sur la .nappe de billes, O.n comprend la raison pour laquelle les volets ~ inférieurs doivent ~tre plus grands que les volets supérieurs :
il est nécessaire d'assurer un espacement suffisant dans le temps entre le~ volets qui tombe.nt ~ l'extrémité des rampes 105, faute de quoi il se produirait e.n ce point des collisions. D'où la nécessité de faire les volets suffisamment larges pour qu'un volet ait le temps de dégager la position de départ avant que le suivant ne comme.nce ~ tomber.
~ : Le système de serrage des deux chemins de roulement l'un sur l'autre se compose d'un vérin de serrage, repère 69~~ 30 des figures ll et 12 qui permet de rapp~Gcher le support du chemi.n de roulement supérieur au b~ti fixe de la machine.
Lorsque ce ~errage est exercé, les deux chemins de rouleme~t :.
~ - 36 -;
10937~Z
pivotent autour d'un axe virtuel 71 qui est situé au centre du front de coulée. Cette articulation autour de 1'axe 71 est ré~lisée gr~ce ~ deux t81e~ 70 plac~es dans le pla~ du front de coulée et boulon.nées sur des bossages llla et lllb, plac~s de part et d'autre et solidaires de chaque chemin de roulement.
Ces t81es fléchissent légèrement lorsqu'on rapproche les deux chemins de rouleme.nt à l'aide du ~érin 69.
~ e 3ystame d'alimentation e.n métal liquide est repr~-senté schématlqueme.nt sur la figure 22. Sa sectio~ est adaptée ~ celle offerte au métal par les éléments refroidissants en laissant un jeu de quelques dixièmes de mm. ~'~cartement entre les segments cylindriques d'appui étant mai.ntenu constant au droit du dispositif de coul~e, la section de celui-ci peut être réalis~e avec la plus grande préclsio.n sans qu'il y ait risque de frottement entre ce dispositif et les él~ments refroidissants.
Il peut 8tre constitué par exemple par une enveloppe externe 112 e.n métal refroidi par une circulatio.n d'eau interne 113.
.. Cette e.nveloppe est munie en son centre d'orifices dans lesquels s'e.nca3trent les buses réfractaires 114 amenant le métal.
~ e métal peut ainsi être introduit sous une pres~ion hydrostatique élevée. ~a peau du métal solidifiée au contact de la li~gotière mobile entra~ne celle qui a commencé à se soli-difier au co.ntact de 1'e.nveloppe métallique support de la ou des buses d'amenée de métal.
Dans le cas des profils, la buse unique est située au ce.ntre de 1'enveloppe, Dans le cas de bandes mi.nces, elles sont réparties régulièrement à raison par exemple d'une buse de 2 cm de diamatre tous les 8 à 10 cm.
A titre d'exemples ~on limitatifs, on peut citer les applicatio.ns suivantes de procédés et de machines de ce type, la coul~e de divers produits :
Il est tout d'abord possible de couler des bandes ., ~ 37 ~ ~
minces de 4 ~ 5 mm d'~paisseur par e,cemple et dans des largeurs pouvant atteindre 1,50 m à 2 m. Dans ce cas, la section initi-ale de coulée a la forme repr~sentée en traits in~errompus sur la figure 16 : un hexagone curviligne très allongé dont les petits côtés sont inclinés d'environ 60~ sur l'horizontale.
Un deuxiame exemple d'application est constitué par la coulée d'ébauches destin~es a la fabrication du fil machine.
Dans ce cas, la forme du produit peut 8tre une ellipse telle que représentée sur la figure 18 avec une excentricité de 3/5 enviro.n et une section initiale de 50 cm environ ramenée a 46 cm après corroyage. ~a forme du produit peut aussi 8tre celle d'une croix curviligne inscriptible dans un carré, telle que représentée sur la figure 17.
Des profils cruciformes de ce type mais de plus forte ~ection par exemple de section inscriptible dans un carré de 30 cm x 30 cm peuvent également être obtenus à l'aide de ce procédé ; on part par exemple d'une section coulée de 500 cm2 pour aboutir à une section finale de l'ordre de 400 cm2.
Cette forme cruciforme offre en outre les avantages suivants :
- rapport surf0aidsddereètraldciosulment élevé
- diminution de la distance entre la fibre neutre et la surface du produit coulé
~e tableau ci-après résume quelques uns des paramètres de coulée approximatifs de la machine da~s chacun des cas précé-: dents :
105~3~Z
. .... .. . .... . .. .
Diam~tre Bongueur ~orce Vites~e Débit ~r~dult lement ti~re tiale de co~l6e tonne 9 ~ande de 1 m 45 200 t 5 mm 60 m 1 m 50 x à 35 m/mn 30 t/h seur 8 cm 1000 t machine300 m 1 m 70 40 cm2 a12 m/mn 8 t/h Barre 20 t cruci- 300 m 3 m 250 cm2 ~4 m/mn 16 t/h forme 50 t . .
D'autreq applications peuvent également être citées ~ dans le domaine de la métallurgie.
Une première application est constituée par la fa-brication de tôles de m~tal plaqué :
Si une bande de métal de placage est tendue sur les surfaces des volets soit i.nférieurs, soit supérieurs, soit les deux simultanément, la coulée de métal faite sur ces bande~ et sa solidification SOU8 pression assurent une trè~ bonne conti-nuité métallurgique entre le métal de base et la ou les couchesde placage~
~ e placage de la face inférieure ne présente pas de difficulté pour l'introduction de la bande. Dans le cas de la bande supérieure, il est nécessaire de dégager l'espace situé
au-dessus du dispositif d'alimentation en métal. ~a solution proposée consiste à utiliser un chenal d'amenée fermé sur sa partie supérieure dan~ la zone située au-dessus des volet~
in~érieurs et ~'alime.nter ce chenal fermé par une ou des cana-lisations verticales de diamètre suffisant décalées sur le c8té. Cette disposition est possible en raiso.n du fait qu'il est normal d'alimenter la machine sous une pression hydrosta-tique de métal importante.

~0 ~ 3~7~ Z
~ es applications de cette technique intéressent évidemment le placage 3ur des produits en alliages légers de couches de placage soit en alliage léger, soit en autre3 metaux comme le culYre ou l'acier.
Une deuxiame application concerne la fabrication de tôles a ~paisseur variable :
Lorsque la vitesse de coul~e diminue, la longueur de la zone complètement solidifi~e o~ 9 ~ exerce le corroyage augmente. Si la force de serrage exerc~e par le vérin reste constante, l'épais~eur du produit a alors tendance ~ augmenter.
Il faut d'ailleurs noter à cette occasion, que ces éventuelles variations d'épaisseur n'influent pas sur la section initiale of~erte au métal liquide car l'écart existant entre les secteurs fixes reste invariable au droit du front de coulée.
aes variations d'épaisseur n'influent pas non plu9 sur la qualité de l'entra~nement des volets supérieurs par les volets inférieurs car les dents d'engrenage assurant le déplace-ment de~ uns par les autre~ entrent en CoDtact ~ hauteur du front de coulée. ~a ligne de contact entre ce dents est seule-ment un peu dif~érente au fur et à mesure de l'avance, ledécalage longitudinal qui peut en résulter ~tant de l'ordre de 1/1000 mm.
Il est donc po~sible d'augmenter progressivement 1'épaisseur du produit en asservissant soit cette épaisseur au déplacement des volets, soit encore la vitesse de coulée à
ce même déplacement.
Il faut noter, cependant , qu'une augmentation d'épais-seur a pour conséquence de diminuer légèrement la distance exis-tant entre le front de coulée et la ligne d'épaisseur minima.
Une dernière ~pplication dans le domaine de la métal-lurgie concerne enfin la fabrication de produits comportant des !' insertions de bandes, de fibres, de tubes, de barre~ ou de ~ ~ 3~ Z
c~bles, en particulier de c~bles gainés par une gai.ne en aluminium ou des barres ou câbles en acier revêtus d'une couche épai~se en aluminium.
Il 3uffit dans ce cas de percer le support de buses d'alimentation en m~tal liquide d'orifices de section appropriée permettant le passage des fils, bandes, tubes, barres ... et en g~néral des matériaux diver~ qui serviront à armer longitu-dinalement le produit t81e ou profilé obtenu.
~ es figures 2~ et 24 représente~t deux illustrations de cette applicatio.n.
~ a figure 23 représe~te deux coupes transversales successives dans la coulée de produits contenant un insert.
~ a partie gauche de la figure 23 est une coupe au niveau de l'alimentation en m~tal liquide. I.e repère 114 et son symétrique dans la partie supérieure de la coupe est la section des deux busettes de r~éfractaires d'alimentation. Le repère 115 représente l'insert, ici un câble, une barre ou un tube, en acier, e.n cuivre ou en aluml.nium. Le repare 113 désigne la pro~ection des tubes de refroidissement de la gou-~ 20 lotte d'alimentation, les repères 78 et 79 les secteurs derefroidissement fixes et basculants. Sur la coupe de droite faite au niveau de la sortie du produit, :Les secteurs fixes 78 se sont rapproch~s, les secteurs 79 ont basculé donnant au produit sa forme cruciforme s~métrique, entourant l'insert 115.
Sur la figure 24, on peut voir comment obtenir un c~ble enrobé.
' ~e c~ble, sur lequel les circonférences en traits interrompus ~ymbolisent les couches successives des toro.ns porte le repère 115. ~a coupe de gauche est faite au niveau de l'alimentation en métal liquide, les deux busettes d'alimentation étant mate-rialis~es p~r les repares 114. Dans ce cas) le corroya~e du m~tal co.nduit a la formation de deux ailettes latérales entre '. chacun des ~ecteurs basculants sup~rieurs ou inférieurs.

~093~ Z
Il a déj~ ét~ signalé que la coulée e.ntre segments cylindriques fixes d'appui peut s'appliquer à tous les métaux et alliages. Il est cepe.ndant utile de préciser certai.nes dispositions spécifiques a ce proc~dé qui le rendent tout parti-culièrement adapté ~ la coulée de métaux soit très fortement oxydables à haute température tsolide ou liquide), soit diffi-cile à mainte.nir à l'état liquide dans un creu~et réfractaire san~ qu'il y ait réduction de la matière de ce creuset par le métal, (exemple le titane-ou le zirconium) ou encore des métaux qui très oxydables présentent de grande difficulté à obte.nir par coulée des produits sans défauts inter.nes (exemple le b~r~llium).
La m~thode qui est gén~ralement int~ressante à
mettre en oeuvre est celle de la fusion directe d'une électrode consommable dan~ un creuset refroidit dans lequel se fait la solidi~ication immédiate.
~ e fait que dans la coulée entre segment~ cyli.ndri-ques flxe3 d'appui la sectio.n offerte par la lingotière est très exacteme.nt adaptée à celle du dispositif d'alimentation sans jeu notable et sans serrage parasite possible est particulière-ment favorable ~ la réalisation d'u.ne porte électrode en matériau isolant et réfractaire, et à l'établissement d'une atmosphère protectrice ~eutre dans le puits de coulée. Cette dispositio.n favorable est par ailleurs maintenue même si l'on vient ~ faire varier l'~cartement des cylindres d'appui et l'épaisseur du produit coulé. Le dispositif employé peut se décrire ai.nsi :
- la buse d'alime.ntation en matériau réfractaire et isolant 116 (figure 25) comporte un ou plusieurs orifices cylindriques permettant le passage d'une ou de plusieurs électrodes 117. Les barreaux 117 en poudre ou grenaille métallique ccmprim~Se sont pouss~s les uns contre le~ autres par les galets d'entra~nement 118.

3~7~Z
- les oriYices de la buse 116 sont munis de contacts d'amenée du courant électrique 119. De leur côt~, les volet~ 78a et 78b sont muni~ de lames de prise de courant glissant sur de~ con-ducteurs solidaire.s des segments fixes d'appui et isolés par rapport à ceux-ci.
- la protection contre l'oxydation dans le puits de coulée de l'arc électrique 120 est assurée par une atmosphère d'argo.n ou d'hélium introduite par les canalisations 121 ménagées dans la buse 116.
Cette technique d'alimentation de la machine par la fusion d'électrodes consommables peut également être étendue ~ la fusion de comprimés de poudre ou de grenaille d'autres métaux ou de mélanges de métaux et de produits non métalliques.
~ lutilisation de cette technique présente un intérêt particulier dans le cas de métaux très oxydable~ car en permet-tant d'obtenir directeme.nt à partir de la matière première grenaille des demi-produits déj~ très évolués, elle permet d'éviter les multiples opérations actuellement indispe.nsables de tranformation et de réchauffage intermédiaires avec les mises en oeuvre ~levées qu'elles comportent et les risques de contaminatio.n et de détérioration des qualites métallurgiques qu'elles peuvent entra~ner.

Claims (27)

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- de coulée continue de produits en alliages métalliques tels que bandes, tôles, barres, ébauches pour fil machine, lingots et produits spéciaux, du type dans lequel:
a) le métal liquide est coulé entre deux séries d'éléments successifs jointifs mobiles formant deux surfaces cylindriques dont l'une au moins est convexe, et b) une pression élevée est appliqué sur le métal en cours de solidification par l'intermédiaire des surfaces cylindriques, l'épaisseur finale du produit pouvant ainsi être notable-ment réduite par rapport à l'épaisseur initiale offerte au métal liquide;
caractérisé en ce que le métal coulé lorsqu'il est encore liquide est maintenu sur les côtés des deux surfaces cylindriques à l'aide de secteurs latéraux basculants ou effaçables refroidis qui s'effacent pour permettre l'application de la pression élevée sur le métal dès le début de sa solidification.

2. Procédé de coulée continue selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on alimente le métal liquide par versement près de la génératrice supérieure d'un tambour de coulée rotatif refroidi sur lequel s'applique une série de volets également refroidis et quasiment jointifs entourant la partie utile du tambour et tournant à la même vitesse que lui et que l'on exerce par l'intermédiaire des volets une pression élevée sur le métal pendant toute la durée de la solidification.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la pression des volets sur le métal est exercée par l'intermédiaire d'un ou plusieurs câbles ou chaînes sans fin s'appuyant sur le côté des bolets opposés au métal coulé, appliquant avec force les volets contre le métal coulé et tournant à une vitesse synchronisée avec celle du tambour.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les volets après avoir échappé, au voisinage de la sor-tie du produit coulé, à l'action des câbles ou chaînes de ser-rage, tombent sous leur propre poids mais, guidés par un che-min de roulement, sont repris par des courroies et remontés jusqu'au voisinage du point d'alimentation en métal liquide, où des galets moteurs les mettent en place de façon quasi-jointive, des organes de centrage et d'espacement étant disposés sur lesdits volets.

5. Procédé selon une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le refroidissement des volets est assuré
par un circuit provenant du tambour de coulée, la coïncidence des ouvertures de raccordement des circuits d'eau du tambour et des volets étant assurée par les organes d'espacement régu-lier des volets.

6, Procédé de fabrication de produits minces, selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parois latérales du moule de coulée, correspondant à l'épaisseur de produit s'effacent en cours de coulée pour permettre l'appui direct des volets sur le produit coulé.

7. Procédé de fabrication de lingots selon l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le tambour de coulée a comme largeur la longueur du lingot, en ce que la forme des volets permet la formation de minces ponts métalliques faciles à rompre entre deux lingots.

8. Procédé de fabrication de tôles nervurées, de tôles de platelages, de bandes gravées selon le procédé de la revendication 6, caractérisé en ce que les parties en relief de la tôle ou des bandes sont gravées en creux sur le tambour.

9. Procédé de fabrication de tôles plaquées selon l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la bande de placage est tendue sur la roue au départ en amont de l'alimentation en métal liquide et refroidie par sa face externe par la roue.

10. Procédé de fabrication de bandes métalliques avec inserts, selon l'une quelconque des revendications l, 2 ou 3, caractérisé en ce que les profils métalliques sont insérés en continu dans des gorges pratiqués dans la jante de la roue en amont de l'alimentation en métal liquide.

11. Procédé de fabrication de pièces de fonderie selon l'une quelconque des revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les gravures de la roue constituent le demi-moule inférieur et les gravures des volets le demi-moule supérieur de la pièce.

12. Procédé de coulée continue d'après la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces cylindriques sont toutes les deux des surfaces convexes de très grand diamètre dont les axes horizontaux sont dans un même plan vertical ou légère-ment incliné sur la verticale.

13. Procédé de coulée continue d'après la revendication 12, caractérisé en ce que ls surface cylindrique inférieure est de rayon infini, c'est-à-dire remplacé par une surface plane.

14. Appareil de coulée continue de produits en alliages métalliques et particulièrement en alliages d'aluminium du type comprenant un moule mobile de coulée, caractérisé en ce qu'il comprend:
- une roue ou tambour de coulée refroidi par circulation d'eau intérieure constituant une des parois du moule mobile de coulée - un ensemble de volets quasi jointifs, entourant une partie de la circonférence du tambour, refroidis par circulation d'eau constituant la paroi opposée du moule mobile de coulée - des secteurs latéraux escamotables constituant les petits côtés du moule mobile de coulée - un système de câbles ou de chaînes assurant l'appui sous pression des volets sur le produit coulé
- un mécanisme de remontée des volets après la sortie du produit coulé.

15. Appareil de coulée destiné à la mise en oeuvre du procédé de la revendication 12, comprenant:
- des chemins de roulement inférieur et supérieur, de forme convexe cylindrique, de grand diamètre sur chacun des-quels circulent des volets successifs qui portent des éléments de lingotière mobile, les axes des cylindres étant dans un même plan vertical ou peu incliné sur la verticale - un système d'alimentation en eau des volets uniquement lorsqu'ils sont dans la zone de coulée - un mécanisme d'entraînement des volets inférieurs et supérieurs sur les chemins de roulement - un système de retour rapide des volets supérieurs et inférieurs, et - un système de serrage des chemins de roulement supérieur et inférieur, caractérisé en ce que chacun des volets comporte un secteur refroidi fixe et un secteur refroidi basculant disposé
latéralement de chaque côté du secteur fixe.

16. Appareil de coulée selon la revendication 15, carac-térisé en ce que les volets roulent sur les chemins de roule-ment par l'intermédiaire de nappes de billes ou de rouleaux circulant dans des gorges longitudinales pratiquées sur les chemins de roulement et maintenue dans des supports souples.

17. Appareil de coulée selon les revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le chemin de roulement inférieur est une surface plane.

18. Appareil de coulée selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que l'alimentation en eau de chacune des volets est assurée par une prise d'eau solidaire d'une bande métallique continue entraînée par les volets, cette bande métallique formant la paroi mobile d'une chambre d'eau annulaire épousant la forme du chemin de roulement et située à l'une des extrémités des volets, tandis qu'un dispositif analogue situé à l'extrémité opposée des volets assure l'évacuation de l'eau.

19. Appareil de coulée selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement des volets se compose d'un système d'engrenages attaquant latérale-ment les volets inférieurs, le mouvement étant simultanément transmis aux volets supérieurs par des éléments d'engrenages latéraux solidaires de ces volets et concentriques aux surfaces internes de refroidissement de ces volets.

20. Appareil de coulée selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le système de retour rapide des volets supérieurs est constitué d'une courroie d'entraînement et celui des volets inférieurs d'un ensemble de rails et d'élévateur.

21. Appareil de coulée selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le système de serrage du chemin de roulement supérieur mobile sur le chemin de roulement inférieur fixe se compose d'un vérin rapprochant les chemins de roulement côté sortie du métal et de tôles d'épaisseur et de largeur calculée pour supporter sand déformation sensible les efforts de traction et de flexion imposés qui sont boulonnées sur les chemins de roulement côté alimentation du métal main-tenant ainsi entre ces deux chemins une distance très sensible-ment constante en ce point.

22. Appareil de coulée selon la revendication 15, carac-térisé en ce que le métal liquide est introduit par une buse d'alimentation ayant une section exactement adaptée à celle offerte par les volets mobiles au droit de l'orifice de sortie de la buse.

23. Appareil de coulée selon la revendication 22, carac-térisé en ce que la buse d'alimentation en métal en réfractaire est insérée dans un support métallique refroidi de section adaptée à la forme de la lingotiére mobile.

24. Appareil de coulée selon la revendication 23, carac-térisé en ce que la buse d'alimentation en métal est réalisée sous une pression hydrostatique élevée.

25. Appareil de coulée selon la revendication 15, carac-térisé en ce que le métal liquide est introduit par fusion d'éléectrodes consommables en métal ou en comprimé de poudres ou de grenailles métalliques ou de mélange de grenailles métalliques et non métalliques.

26. Appareil de coulée selon la revendication 25, carac-térisé en ce que l'amenée des électrodes consommables se fait par une buse de section adaptée à la forme de la lingotière et réalisée en matériau réfractaire et isolant permettant l'établissement d'un arc électrique et assurant la fusion de l'électrode et l'alimentation du puits de coulée en métal liquide.

27. Appareil de coulée selon l'une des revendications 25 ou 26, caractérisé en ce que la buse d'amenée des électrodes consommables est munie de canalisation d'amenée de gaz neutre protecteur permettant l'établissement d'une atmosphère pro-tectrice contre l'oxydation dans la zone du puits de coulée.