EP0546885B1 - Cylindre pour une machine de coulée continue de bandes métalliques, machine de coulée continue correspondante et procédé de réalisation d'un tel cylindre - Google Patents

Cylindre pour une machine de coulée continue de bandes métalliques, machine de coulée continue correspondante et procédé de réalisation d'un tel cylindre Download PDF

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EP0546885B1
EP0546885B1 EP92403219A EP92403219A EP0546885B1 EP 0546885 B1 EP0546885 B1 EP 0546885B1 EP 92403219 A EP92403219 A EP 92403219A EP 92403219 A EP92403219 A EP 92403219A EP 0546885 B1 EP0546885 B1 EP 0546885B1
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EP
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cylinder
roughness
groove
casting machine
end zones
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Jean-Michel Damasse
Jean-Marie Osswald
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Thyssen Stahl AG
USINOR SA
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Thyssen Stahl AG
USINOR Sacilor SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0665—Accessories therefor for treating the casting surfaces, e.g. calibrating, cleaning, dressing, preheating
    • B22D11/0674—Accessories therefor for treating the casting surfaces, e.g. calibrating, cleaning, dressing, preheating for machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels

Definitions

  • the invention relates to a cylinder for a machine for continuously casting thin metal strips such as a machine for casting between two cylinders or on a cylinder.
  • a casting machine comprises at least one cylinder whose surface, or table, comes into contact with the cast metal and which ensures the forming, the solidification, the drive and the guidance of the strip.
  • the roughnesses of the extreme and central parts are very distinct and are obtained, for example, by burnishing the surface of the cylinders. On these cylinders, the roughness varies discontinuously along a generator. This results in a drawback: at the right of the discontinuity, a mark is formed on the strip which can locally weaken the strip and lead to its rupture along this mark. It then appears, on the bank, narrow ribbons which separate from the strip, get tangled and evacuate badly, which can lead to stopping the casting.
  • the object of the present invention is to provide cylinders which avoid the aforementioned drawback while ensuring good training of the strip during casting.
  • the subject of the invention is a cylinder for a machine for continuously casting thin metal strips between two cylinders or on a cylinder comprising at least one cylinder whose surface coming into contact with the cast metal has a different roughness in the extreme zones of the cylinder close to its lateral ends and in the central zone, said roughness varying continuously along any generatrix of said cylinder and the roughness of the extreme zones being greater than the roughness of the central zone.
  • the invention also relates to a method for producing a cylinder according to which a roller burnishing is carried out at variable pressure on the surface of said cylinder to obtain roughness.
  • a roller burnishing is carried out at variable pressure on the surface of said cylinder to obtain roughness.
  • the end regions of the cylinder can be machined slightly conical so that after burnishing, the generatrices of the external surface of said cylinder are rectilinear.
  • the invention finally relates to a method for producing a cylinder according to which a helical groove having the axis of the cylinder as its axis is created by machining with removal of chips from the surface of the cylinder.
  • the pitch of the propeller formed by the groove and the depth of the groove can be variable along a generatrix of the cylinder.
  • Figure 1 is a schematic side view of a cylinder according to the invention.
  • Figure 2 is a curve showing the evolution of roughness along a generatrix of the cylinder.
  • Figure 3 is a side view of a rough machining cylinder.
  • Figure 4 is a section in the vicinity of the surface of a cylinder whose roughness was obtained by machining.
  • the cylinder shown in Figure 1 corresponds to the invention. It has a generally cylindrical table 1 which is partially in contact with the cast metal when the continuous strip casting machine on which it is mounted is in service.
  • This cylinder has two lateral ends 2 and 3.
  • the table 1 of the cylinder has a certain roughness, but this roughness is not constant.
  • the roughness measured by the standardized coefficient R z is preferably between 50 and 300 ⁇ m, and in the central part 6, between 20 and 150 ⁇ m, for example respectively 150 ⁇ m and 80 ⁇ m.
  • the peculiarity of this cylinder is that the roughness varies continuously and gradually when moving along a generator of the cylinder. This is what is shown in FIG. 2.
  • Parts A and A ′ of curve 7 represent the roughness in the extreme zones. This roughness is maximum near the lateral ends of the cylinder then decreases regularly until the value of part B of the curve corresponding to the central zone of the cylinder.
  • the end zones can have a width of approximately 10 mm.
  • This roughness is necessary to have good contact between the cylinder and the thin strip during casting.
  • the greater roughness of the extreme zones is necessary to have a good training of the edges of the strip.
  • no discontinuities are created over the width of the strip, which prevents it from breaking along the discontinuity and to form ribbons on each side which would disturb the evacuation of the strip.
  • the roughness can be obtained by different methods.
  • the surface of the cylinder is burnished.
  • the roller pressure is gradually varied as the roller tool moves along the cylinder table. In the extreme zones, this pressure is high and then is gradually reduced to a lower value corresponding to the roughness of the central zone.
  • the burnishing operation which is carried out by pushing the metal inside recessed grooves, creates bumps which cause the cylinder to swell. This swelling of the cylinder is all the more important as the roughness obtained is important.
  • a cylinder according to the invention the generators of which are initially rectilinear, would have a larger outside diameter in the extreme zones than in the central zone, which would lead to a strip whose edges would be thinner than the central part.
  • the central zone of the cylinder 8 is cylindrical and of a diameter close to the final diameter desired for the cylinder.
  • the end zones 9 and 10 are machined in a slightly conical manner, so that the diameters in the vicinity of the faces 11 and 12 are smaller than the diameter of the table.
  • a person skilled in the art knows how to determine the swelling caused by burnishing. He therefore knows how to determine the conicity which must be given by machining to the extreme zones in order to have, after burnishing, a cylinder of constant diameter.
  • the roughness is obtained by machining with removal of chips.
  • a helical groove 20 with contiguous turns is created thereon having as axis the axis of the cylinder 21.
  • the surface of the cylinder 21 has a succession of hollows 23 and bumps 24.
  • the recesses 23 correspond to the bottom of the groove 20 and the bumps 24 at the junction between two successive turns.
  • This groove 20 is obtained by machining by turning with a significant advance of the tool. If the advance at each turn is a , the groove 20 has a depth h ; if the advance is a 'larger than a, the depth of the groove 20 is h' greater than h.
  • the roughness which corresponds to the depth of the groove 20 can be varied.
  • a large advance will be chosen in the zones of the surface of the cylinder which are located near the lateral ends of the latter and a lower advance in the central zone.
  • an advance of 0.35 mm per revolution is chosen over the first 15 mm and the last 15 mm of the cylinder table from its lateral ends and an advance of 0.15 mm / revolution on the middle area of the table.
  • a roughness Rz is thus obtained 150 ⁇ m on the areas where the feed is 0.35 mm / turn and a roughness of 80 ⁇ m on the area where the feed is 0.15 mm / turn.
  • the advance is varied gradually to obtain a roughness which varies continuously along a generatrix of the surface of the cylinder.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

  • L'invention est relative à un cylindre pour une machine de coulée continue de bandes métalliques minces telle qu'une machine de coulée entre deux cylindres ou sur un cylindre. Une telle machine de coulée comporte au moins un cylindre dont la surface, ou table, vient en contact avec le métal coulé et qui assure le formage, la solidification, l'entraînement et le guidage de la bande.
  • La demande de brevet français publiée sous le N° FR-A-2.654.659, ≙ EP-A- 0430840 , sur lequels les préambules des revendications indépendantes sont basés, décrit un cylindre pour un dispositif de coulée continue de bandes métalliques minces, tel qu'une machine de coulée continue entre deux cylindres ou sur un cylindre, présentant des parties extrêmales dont la rugosité est supérieure à la rugosité de la partie centrale de la table. Par parties extrêmales, on entend des zones circonférentielles de la surface situées près des extrémités latérales du cylindre. Par partie centrale de la table, on entend la zone circonférentielle de la surface comprise entre les deux parties extrêmales précédemment définies. L'avantage de ces rugosités différentes est de favoriser l'entraînement de la bande mince pendant la coulée.
  • Les rugosités des parties extrêmales et centrale sont bien distinctes et sont obtenues, par exemple, par galetage de la surface des cylindres. Sur ces cylindres, la rugosité varie de façon discontinue le long d'une génératrice. Il en résulte un inconvénient : au droit de la discontinuité, il se forme sur la bande une marque qui peut affaiblir localement la bande et conduire à sa rupture le long de cette marque. Il apparaît alors, en rive, des rubans étroits qui se séparent de la bande, s'emmêlent et s'évacuent mal, ce qui peut conduire à l'arrêt de la coulée.
  • Le but de la présente invention est de proposer des cylindres qui évitent l'inconvénient précité tout en assurant un bon entraînement de la bande pendant la coulée.
  • A cette fin, l'invention a pour objet un cylindre pour une machine de coulée continue de bandes métalliques minces entre deux cylindres ou sur un cylindre comportant au moins un cylindre dont la surface venant en contact avec le métal coulé présente une rugosité différente dans les zones extrêmales du cylindre voisines de ses extrémités latérales et dans la zone centrale, ladite rugosité variant de manière continue le long d'une génératrice quelconque dudit cylindre et la rugosité des zones extrêmales étant supérieure à la rugosité de la zone centrale.
  • L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation d'un cylindre selon lequel on réalise un galetage à pression variable de la surface dudit cylindre pour obtenir la rugosité. Avant le galetage, on peut usiner de façon légèrement conique les zones extrêmales du cylindre de telle sorte qu'après galetage, les génératrices de la surface externe dudit cylindre soient rectilignes.
  • L'invention a enfin pour objet un procédé pour la réalisation d'un cylindre selon lequel on crée par usinage avec enlèvement de copeaux à la surface du cylindre un sillon hélicoïdal ayant pour axe, l'axe du cylindre. Le pas de l'hélice formée par le sillon et la profondeur du sillon peuvent être variables le long d'une génératrice du cylindre.
  • L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en regard des figures annexées.
  • La figure 1 est une vue de côté schématique d'un cylindre suivant l'invention.
  • La figure 2 est une courbe montrant l'évolution de la rugosité le long d'une génératrice du cylindre.
  • La figure 3 est une vue de côté d'un cylindre brut d'usinage.
  • La figure 4 est une coupe au voisinage de la surface d'un cylindre dont la rugosité a été obtenue par usinage.
  • Le cylindre représenté à la figure 1 correspond à l'invention. Il a une table 1 généralement cylindrique qui est partiellement au contact du métal coulé lorsque la machine de coulée continue de bandes minces sur lequel il est monté est en service.
  • Ce cylindre comporte deux extrémités latérales 2 et 3. La table 1 du cylindre a une certaine rugosité, mais cette rugosité n'est pas constante. Dans les zones extrêmales 4 et 5 situées près des extrémités latérales 2 et 3, la rugosité mesurée par le coefficient normalisé Rz est préférentiellement comprise entre 50 et 300 µm,et dans la partie centrale 6, entre 20 et 150 µm, par exemple respectivement 150 µm et 80 µm. La particularité de ce cylindre est que la rugosité varie continuement et progressivement lorsqu'on se déplace le long d'une génératrice du cylindre. C'est ce qui est représenté à la figure 2. Les parties A et A' de la courbe 7 représentent la rugosité dans les zones extrêmales. Cette rugosité est maximale près des extrémités latérales du cylindre puis décroît régulièrement jusqu'à la valeur de la partie B de la courbe correspondant à la zone centrale du cylindre.
  • Pour un cylindre ayant une largeur totale de table de 800 mm, les zones extrêmales peuvent avoir une largeur d'environ 10 mm.
  • Cette rugosité est nécessaire pour avoir un bon contact entre le cylindre et la bande mince en cours de coulée. La rugosité plus importante des zones extrêmales est nécessaire pour avoir un bon entraînement des rives de la bande. Avec une variation régulière de la rugosité, on ne crée pas de discontinuités sur la largeur de la bande, ce qui évite à celle-ci de se rompre le long de la discontinuité et de former de chaque côté des rubans qui viendraient perturber l'évacuation de la bande.
  • La rugosité peut être obtenue par différents procédés.
  • Selon un premier procédé on effectue un galetage de la surface du cylindre.
  • Pour obtenir une rugosité variant régulièrement, on fait varier progressivement la pression de galetage au fur et à mesure que l'outil de galetage se déplace le long de la table du cylindre. Dans les zones extrêmales, cette pression est importante puis est réduite progressivement jusqu'à une valeur plus faible correspondant à la rugosité de la zone centrale.
  • L'homme de métier sait adapter la pression de galetage à la rugosité qu'il veut obtenir ; il peut donc déterminer les variations de cette pression.
  • L'opération de galetage qui se fait en repoussant le métal à l'intérieur de rainures en creux, crée des bosses qui provoquent un gonflement du cylindre. Ce gonflement du cylindre est d'autant plus important que la rugosité obtenue est importante.
  • Un cylindre selon l'invention dont les génératrices seraient initialement rectilignes aurait un diamètre extérieur plus important dans les zones extrêmales que dans la zone centrale, ce qui conduirait à une bande dont les rives seraient plus minces que la partie centrale.
  • Pour éviter cette non rectangularité de la section transversale de la bande, on peut usiner le cylindre 8 avant galetage comme cela est représenté à la figure 3. La zone centrale du cylindre 8 est cylindrique et d'un diamètre voisin du diamètre final souhaité pour le cylindre. Les zones extrêmales 9 et 10 sont usinées de façon légèrement conique, de façon que les diamètres au voisinage des faces 11 et 12 soient plus faibles que le diamètre de la table.
  • Après un galetage plus important dans les zones extrêmales que dans la partie centrale, un tel cylindre aura un diamètre à peu près constant sur toute sa largeur.
  • L'homme de métier sait déterminer le gonflement engendré par le galetage. Il sait donc déterminer la conicité qu'il faut donner par usinage aux zones extrêmales pour avoir, après galetage, un cylindre de diamètre constant.
  • Selon un second procédé la rugosité est obtenue par usinage avec enlèvement de copeaux.
  • Pour obtenir une rugosité sur la surface du cylindre 21 (figure 4) on crée sur celle-ci un sillon 20 hélicoïdal à spires jointives ayant pour axe, l'axe du cylindre 21. La surface du cylindre 21 présente une succession de creux 23 et de bosses 24. Les creux 23 correspondent au fond du sillon 20 et les bosses 24 à la jonction entre deux spires successives.
  • Ce sillon 20 est obtenu par l'usinage par tournage avec une avance importante de l'outil. Si l'avance à chaque tour est a, le sillon 20 a une profondeur h ; si l'avance est a' plus grande que a, la profondeur du sillon 20 est h' plus grande que h.
  • Ainsi, en faisant varier l'avance en cours d'usinage de la surface du cylindre 21, on peut faire varier la rugosité qui correspond à la profondeur du sillon 20.
  • De préférence, on choisira une avance importante dans les zones de la surface du cylindre qui se trouvent près des extrémités latérales de celui-ci et une avance plus faible dans la zone médiane.
  • A titre d'exemple non limitatif, on choisit une avance de 0,35 mm par tour sur les 15 premiers mm et les 15 derniers mm de la table du cylindre à partir de ses extrémités latérales et une avance de 0,15 mm/tour sur la zone médiane de la table. On obtient ainsi une rugosité Rz de 150 µm sur les zones où l'avance est de 0,35 mm/tour et une rugosité de 80 µm sur la zone où l'avance est de 0,15 mm/tour.
  • On fait varier progressivement l'avance pour obtenir une rugosité qui varie continuement le long d'une génératrice de la surface du cylindre.

Claims (10)

  1. Cylindre pour une machine de coulée continue de bandes métalliques minces, telle qu'une machine de coulée entre deux cylindres ou sur un cylindre, comportant au moins un cylindre (1, 21) dont la surface venant en contact avec le métal coulé présente une rugosité différente dans les zones extrêmales (4, 5) du cylindre (1, 21) voisines de ses extrémités latérales (2, 3) et dans la zone centrale (6) caractérisé en ce que la rugosité de la surface du cylindre (1, 21) varie de manière continue, le long d'une génératrice quelconque du cylindre et en ce que la rugosité des zones extrêmales (4, 5) est supérieure à la rugosité de la zone centrale (6).
  2. Cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rugosité Rz des zones extrêmales (4, 5) est comprise entre 50 et 300 µm.
  3. Cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rugosité Rz de la zone centrale (6) est comprise entre 20 et 150 µm.
  4. Procédé pour la réalisation d'un cylindre (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise un galetage à pression variable de la surface dudit cylindre (1) pour obtenir la rugosité variable.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, avant d'effectuer le galetage, on usine de façon légèrement conique les zones extrêmales (9, 10) du cylindre de telle sorte qu'après galetage les génératrices de la surface externe dudit cylindre soient rectilignes.
  6. Procédé pour la réalisation d'un cylindre (21) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise par usinage à la surface dudit cylindre (21) un sillon hélicoïdal (20) ayant pour axe, l'axe du cylindre.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le pas de l'hélice formée par le sillon et la profondeur du sillon (20) sont variables le long d'une génératrice du cylindre (21).
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins l'un des paramètres, pas de l'hélice ou profondeur du sillon (20), est plus grand dans les zones extrêmales du cylindre (21) situées au voisinage des extrémités latérales de celui-ci que dans la partie médiane.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le sillon (20) est obtenu par un usinage à avance variable.
  10. Machine de coulée continue de bandes minces entre deux cylindres ou sur un cylindre comportant au moins un cylindre (1, 21) dont la surface vient en contact avec le métal coulé caractérisée en ce que le cylindre (1, 21) est un cylindre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
EP92403219A 1991-12-11 1992-11-27 Cylindre pour une machine de coulée continue de bandes métalliques, machine de coulée continue correspondante et procédé de réalisation d'un tel cylindre Expired - Lifetime EP0546885B1 (fr)

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