EP0677345A1 - Procédé et dispositif de coulée continue entre cylindres - Google Patents

Procédé et dispositif de coulée continue entre cylindres Download PDF

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EP0677345A1
EP0677345A1 EP95400446A EP95400446A EP0677345A1 EP 0677345 A1 EP0677345 A1 EP 0677345A1 EP 95400446 A EP95400446 A EP 95400446A EP 95400446 A EP95400446 A EP 95400446A EP 0677345 A1 EP0677345 A1 EP 0677345A1
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EP
European Patent Office
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cylinders
lubricant
interface
wall
closure wall
Prior art date
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Granted
Application number
EP95400446A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0677345B1 (fr
Inventor
Christophe Ganser
Jacques Barbe
Jean-Michel Damasse
Jean-Marie Pelletier
Pascal Devaux
Luc Vendeville
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Usinor En Thyssen Stahl AG
Original Assignee
Thyssen Stahl AG
USINOR Sacilor SA
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Publication date
Application filed by Thyssen Stahl AG, USINOR Sacilor SA filed Critical Thyssen Stahl AG
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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
    • B22D11/0668—Accessories therefor for treating the casting surfaces, e.g. calibrating, cleaning, dressing, preheating for dressing, coating or lubricating

Definitions

  • the present invention relates to the continuous casting of thin metallic products, in particular steel, according to the continuous casting technique between two counter-rotating cylinders, and more particularly the management of contact and lubrication between the front ends of such cylinders and the walls. lateral closure, applied against these front ends, to delimit the casting space defined between the cylinders.
  • Known installations for continuous casting between cylinders comprise two cylinders with horizontal and parallel axes, internally cooled, rotated in opposite directions, and spaced from each other by a distance corresponding to the desired thickness of the cast product. .
  • the molten metal is poured into the casting space, defined between the cylinders, solidifies on contact with them, and is extracted downwards, during their rotation in the form of a thin strip.
  • lateral sealing walls are pressed against the front ends of the cylinders.
  • Such lateral closure walls are commonly made of refractory material, at least in their part brought into contact with the molten metal.
  • a known method of lubrication consists in depositing a lubricating material on the front surfaces of the cylinders. This deposit is for example carried out by applying to these surfaces a solid rod of a lubricant, comprising for example boron nitride or graphite.
  • the regularity of the contact can also be destroyed, during casting, by metal infiltrations or tearing of the refractory material from the obturation walls, in the contact zone.
  • a problem which remains is that if metal infiltrations cling to the edges of the cylinders or to the obturation walls, or if these hollow out locally following tearing of their constituent materials, or simply following their wear, closure wall - cylinder contact is not regular over the entire length of the contact arc, which affects sealing and may cause further infiltration.
  • the present invention aims to solve these problems, and aims in particular to ensure perfect sealing between cylinders and lateral closure walls permanently during casting by managing the wear of said closure walls.
  • the invention relates to a process for the continuous casting of metals between cylinders, according to which molten metal is poured into a casting space defined by the cylindrical walls of two cylinders with parallel axes, counter-rotating and internally cooled, and two fixed lateral closure walls placed against the front end surfaces of the cylinders, and a lubricant is deposited on these front surfaces to lubricate the cylinder-closure wall interfaces, and the solidified product is extracted in an extraction direction substantially perpendicular to the plane containing the axes of the cylinders, characterized in that the quantity of lubricant supplied to each of these interfaces, either periodically or in the event of deterioration of the friction or sealing conditions at the cylinder-closure wall interface.
  • the same erosion mechanism intended to correct the harmful effects of metal infiltrations and snagging, or of refractory tearing, is used in the case where the reduction or removal of lubricant is controlled in response to a measured variation d '' a parameter representative of the friction or sealing conditions at the cylinder - closure wall interface.
  • the quantity of lubricant deposited is varied as a function of the force exerted on the closure wall in the direction of extraction.
  • variations in the force measured are representative of variations in the friction conditions of the cylinders on the closure wall considered, these variations in friction being themselves indicative of a disturbance (infiltration, attachment or tearing) to the interface.
  • the quantity of lubricant deposited is varied as a function of the position of the closure wall relative to the front surfaces of the cylinders, measured in the direction of the axes of the cylinders.
  • the displacement of the closure wall is indicative of an attachment of infiltrated metal between said wall and the cylinder, this attachment having the effect of moving the closure wall away from the front surface of the cylinder.
  • the quantity of lubricant deposited is varied as a function of parameters characteristic of the vibrations induced in the closure wall during casting.
  • variations in the vibration regime of the closure wall are indicative of variations in the friction conditions, themselves indicative of disturbances at the interface.
  • the bearing force of a solid stick of lubricant applied to each of the front faces of the cylinders is varied.
  • a stick of lubricant is applied permanently and with a substantially constant force to each of the front faces of the cylinders, and to reduce the quantity of lubricant supplied to the interface, the lubricant deposited is removed by means of a scraper or brush.
  • This method has the advantage of obtaining a faster effect of the reduction or elimination of lubricant, because it effectively removes the lubricant located on the front surface of the cylinder, as soon as the scraper and / or the brush are put into service, while the first method can leave lubricant on the front surface of the cylinder for several turns of the latter before the consumption of lubricant, which occurs naturally in operation, leads to its effective reduction or elimination.
  • the invention also relates to a continuous casting device between cylinders, comprising two counter-rotating cylinders with parallel axes, defining between them a casting space, delimited by two lateral closure walls, fixed and placed against the front surfaces of end of the cylinders, means for depositing a lubricant on said front surfaces, means for measuring one or more parameters representative of the friction or sealing conditions at the cylinder-closure wall interface, characterized in that 'It includes means for reducing the quantity of lubricant supplied to said interface when the value or values of this or these parameters indicate a degradation of said friction or sealing conditions.
  • the adjustment means comprise a scraper or a brush associated with each of the front surfaces, and means for switching the scraper or the brush on or off to remove the lubricant present on said front surfaces.
  • the installation for continuous casting of thin strips of steel shown diagrammatically in the drawing in FIG. 1, comprises two casting rolls 1, 2, of horizontal and parallel axes, spaced by a distance corresponding to the thickness of the bandaged.
  • the molten metal is poured into the casting space 3 defined between the cylinders 1,2. These are internally cooled and rotated in opposite directions, so that, during casting, the steel strip is pulled down, in the direction indicated by arrow F.
  • the pouring space is delimited by fixed walls 4 for lateral closure, applied against the front surfaces 5 of the cylinders by pressure means 20, such as springs or jacks, in a manner known per se.
  • the walls 4 have, on the side of the casting space, a central part 6 of refractory material, preferably thermally insulating, bordered by two strips 7 which extend, according to a curvature corresponding to that of the cylinders, over the entire height of the wall 4.
  • These bands 7, also called inserts, are made of a refractory material having good qualities of resistance to abrasion wear.
  • the external radius of curvature of these bands 7 is slightly greater than the external radius of the cylinders, so that a part 7 ′ of the bands 7 projects beyond the periphery of the cylinders and is, during casting, in contact with the cast metal. Therefore, it is therefore the remaining part 7 '' of each strip 7 which is in rubbing contact with the corresponding front face of each cylinder, to ensure the sealing of the casting space.
  • the installation comprises means 8 for depositing a lubricant on the front surfaces 5, shown diagrammatically in FIG. 1, and shown in more detail in FIG. 7, in a preferred embodiment.
  • These means comprise, for each front face of the cylinders, a solid rod of lubricant 9, such as for example boron nitride or graphite, guided in a tubular support 10 fixed on the structure 11 of the installation.
  • the rod 9 is pushed against the front surface 5 of the cylinder 1 by a pressure means such as a spring 12, or a jack.
  • the spring 12 presses the lubricating stick 9 on the front surface 5, permanently and with a substantially constant force throughout the casting.
  • lubricant is therefore deposited and distributed over the entire circumferential part of the front surface 5 of the cylinder 1, and can be brought by this rotation, to the contact interface between this surface and the part 7 '' of the insert 7 of the closure wall 4, to ensure lubrication.
  • the installation also includes means for adjusting the quantity of lubricant supplied to the interface, comprising, associated with each front surface 5 of the cylinders, a scraping system 13 and a rotary brush 14, driven in rotation by a motor 15.
  • the scraping system shown in more detail in FIG. 8, comprises a blade-shaped scraper 16 which can be applied in contact with the front surface 5, or distant from it, by a jack 17, or a means of equivalent movement control.
  • the brush 14 can, similarly, be applied with a controlled force against the front surface 5, or be removed from it, by equivalent displacement means, not shown.
  • the installation also includes means 18 for measuring the position in the axial direction of the cylinders, for the closure wall 4, with respect to the front surface 5.
  • These measurement means make it possible to determine the variations in position of the wall shutter, and therefore give information on the operating conditions of the installation at the level of the cylinder - shutter wall interface, in particular on the sealing of the casting space at this interface. For example, when cast metal infiltrates between the cylinder and the obturation wall and forms a solidification 21 which adheres to the obturation wall 4, the presence of this attachment pushes the wall against the force exerted by the pressure means 20, creating a clearance at the interface, detrimental to the seal, and detectable by the displacement measurement means 18.
  • FIG. 6 a casting process according to the invention, making it possible to manage the wear of the closure wall during of casting.
  • the plot 30 of Figure 6 shows the position of the closure wall 4, relative to the general structure of the installation, as a function of time.
  • Part 31 of line 30 corresponds to the start of casting, during which a progressive displacement of the closure wall 4 is observed, the result of relatively rapid wear of the refractory material constituting the insert 7. This period corresponds to a lapping of the insert by friction of the cylinder during its rotation, until the two surfaces are in intimate contact which ensures a good seal.
  • the friction and sealing conditions at the interface stabilize, the lubrication being ensured by the regular supply of lubricant resulting from the deposit made by friction of the lubricant stick 8 on the front surface 5 of the cylinder.
  • the lubricant becomes embedded in the roughness hollows of this surface, this roughness being of the order of 5 to 20 ⁇ m.
  • the wear regime of the closure wall is then stabilized at very slow wear; and the closing wall practically does not undergo any more displacement (part 32 of the layout).
  • the temporary reduction or elimination of lubrication of the interface can also be carried out by eliminating the application of the stick 9 on the front surface of the cylinder.
  • the invention makes it possible in particular to avoid using for the inserts a material of the self-lubricating type, for example with a high content of boron nitride, a less resistant and more expensive material, by ensuring the lubrication of the cylinder-wall interface. sealing via the front surfaces of the cylinders, instead of ensuring this lubrication by the inserts themselves.
  • the invention is not limited to the device method described above by way of example.
  • the deposition of lubricant on the front surfaces of the cylinders can also be carried out by other means than the rods described above, for example by systems for applying liquid or pasty lubricant, spraying liquid or pulverulent lubricant, etc.
  • the relative provision of the means of lubrication 8, brush 14, closure wall 4 and scraper 13, shown in FIG. 1 in this order according to the direction of rotation of the cylinders can be modified; the lubrication means 8 being able in particular to be placed between the brush and the closure wall, the effect of brushing being then still remarkable because the lubricant deposited after brushing is in a reduced quantity compared to what would occur without no brushing.
  • scrapers which, being placed downstream of the obturation wall in the direction of rotation, also ensure the elimination of possible metal snagging on the edges of the cylinders, can also be placed upstream, but after the means of lubrication, and in addition to or instead of brushes.
  • means other than the displacement measurement means described above can be used to measure parameters representative of the friction or sealing conditions at the cylinder - closure wall interface.
  • a load cell 19 placed under said closure wall.
  • the load cell 19 therefore serves to measure the force exerted on the wall 4 resulting from the friction of the cylinders 1, 2 in rotation on this wall, this force depending on the friction conditions and therefore in particular the force of application of the wall 4 on the cylinders, in the direction of the two axes, of the effective contact surface, and of the lubrication conditions.
  • Variations in the measured force are representative of modifications of the friction conditions at the interface, which can be caused either by abnormal localized wear of the wall. shutter, or tearing of its material, or also infiltration of cast metal and metal snagging on said wall.
  • each closure wall 4 It is also possible to measure the force exerted downwards on each closure wall 4 by two force sensors disposed respectively on the sides of the wall. This arrangement makes it possible to know, in addition to the total force, the forces caused by the friction of each cylinder on said wall, independently of one another, and thus to better appreciate at which cylinder-wall interface occurs the degradation of the friction and sealing conditions, and therefore of being able to act predominantly at the level of the interface concerned.

Abstract

Pour gérer l'usure des parois (4) d'obturation latérales, le dispositif comporte des moyens (8) pour déposer un lubrifiant sur les surfaces frontales (5) des cylindres (1, 2), des moyens (18, 19) de mesure d'un ou plusieurs paramètres représentatifs des conditions de frottement ou d'étanchéité à l'interface cylindre-paroi d'obturation, et des moyens de réglage de la quantité de lubrifiant amené au dit interface en fonction de la valeur de ce ou ces paramètres, tels que des racleurs (13) ou des brosses (14), pour enlever du lubrifiant déposé, et provoquer ainsi temporairement une érosion plus rapide des parois d'obturation. L'invention s'applique en particulier à la coulée continue entre deux cylindres de produits minces en acier. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne la coulée continue de produits métalliques minces, notamment en acier, selon la technique de coulée continue entre deux cylindres contra-rotatifs, et plus particulièrement la gestion du contact et de la lubrification entre les extrémités frontales de tels cylindres et les parois d'obturation latérale, appliquées contre ces extrémités frontales, pour délimiter l'espace de coulée défini entre les cylindres.
  • Des installations connues de coulée continue entre cylindres comportent deux cylindres d'axes horizontaux et parallèles, refroidis intérieurement, entraînés en rotation de sens inverse, et espacés l'un de l'autre d'une distance correspondant à l'épaisseur souhaitée du produit coulé.
  • Lors de la coulée, le métal en fusion est déversé dans l'espace de coulée, défini entre les cylindres, se solidifie au contact de ceux-ci, et est extrait vers le bas, lors de leur rotation sous forme d'une bande mince. Pour contenir le métal en fusion, des parois d'obturation latérales, sont plaquées contre les extrémités frontales des cylindres. De telles parois d'obturation latérale sont couramment réalisées en matériau réfractaire, au moins dans leur partie amenée à être en contact avec le métal en fusion.
  • Il est nécessaire d'assurer l'étanchéité entre les cylindres et les parois d'obturation latérales. Pour cela, les parois sont pressées contre les extrémités des cylindres, et pour réduire le frottement induit, on lubrifie l'interface cylindre-paroi d'obturation. Un mode de lubrification connu consiste à déposer un matériau lubrifiant sur les surfaces frontales des cylindres. Ce dépôt est par exemple réalisé en appliquant sur ces surfaces un barreau solide d'un lubrifiant, comportant par exemple du nitrure de bore ou du graphite.
  • Mais il arrive que le contact entre paroi d'obturation et cylindre ne soit pas suffisamment régulier,. notamment en début de coulée, du fait d'irrégularités de surface des parois d'obturation, ou de leur positionnement non parfaitement perpendiculaire aux axes des cylindres.
  • La régularité du contact peut aussi être détruite, en cours de coulée, par des infiltrations de métal ou des arrachements du matériau réfractaire des parois d'obturation, dans la zone de contact.
  • Ces infiltrations ou arrachements peuvent s'accrocher sur les surfaces frontales, ou chants, des cylindres. Pour éviter que ces accrochages ne provoquent des détériorations du matériau réfractaire des parois d'obturation, lors de la rotation des cylindres, il a aussi été prévu d'utiliser des racleurs ou des brosses pour enlever ces accrochages des surfaces frontales des cylindres.
  • Un problème qui subsiste est que si des infiltrations de métal s'accrochent aux chants des cylindres ou aux parois d'obturations, ou si celles-ci se creusent localement suite à des arrachements de leurs matériaux constitutifs, ou simplement suite à leur usure, le contact paroi d'obturation - cylindres n'est pas régulier sur toute la longueur de l'arc de contact, ce qui nuit à l'étanchéité et risque de provoquer de nouvelles infiltrations.
  • La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes, et vise particulièrement à assurer une parfaite étanchéité entre cylindres et parois d'obturation latérales en permanence pendant la coulée en gérant l'usure des dites parois d'obturation.
  • Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de coulée continue de métaux entre cylindres, selon lequel on coule du métal en fusion dans un espace de coulée défini par les parois cylindriques de deux cylindres d'axes parallèles, contrarotatifs et refroidis intérieurement, et deux parois fixes d'obturation latérales placées contre les surfaces frontales d'extrémité des cylindres, et on dépose sur ces surfaces frontales un lubrifiant pour lubrifier les interfaces cylindres-parois d'obturation, et on extrait le produit solidifié selon une direction d'extraction sensiblement perpendiculaire au plan contenant les axes des cylindres, caractérisé en ce qu'on réduit la quantité de lubrifiant apporté dans chacun de ces interfaces soit périodiquement, soit en cas de dégradation des conditions de frottement ou d'étanchéité à l'interface cylindre-paroi d'obturation.
  • Par la réduction, qui peut aller jusqu'à la suppression, du lubrifiant apporté à l'interface, on accroît le frottement entre cylindres et parois d'obturations. Il en résulte une usure de la paroi d'obturation dans la zone de contact avec le cylindre, qui peut être assimilée à un rodage de cette paroi sur la surface frontale du cylindre en rotation, ce qui conduit à rétablir un bon contact et une bonne portée du cylindre sur la paroi d'obturation sur toute la zone ainsi usée, et donc à un retour à de bonnes conditions d'étanchéité, en faisant disparaître les accrochages de métal ou les arrachements de réfractaire.
  • Lorsque la réduction ou suppression de lubrifiant est réalisée périodiquement, son effet est de type préventif. Dans ce cas, on provoque alors périodiquement une érosion limitée des parois d'obturation latérales qui supprime tout début d'accrochages éventuels, et évite ainsi un accroissement de ces accrochages, lequel conduirait à repousser les. parois d'obturation en les éloignant des cylindres et donc à détériorer encore plus l'étanchéité, et donc à accroître les infiltrations et les risques d'accrochages de métal sur le réfractaire des dites parois. De même, dans le cas où se serait produit un petit arrachement localisé de réfractaire dans la zone de contact, l'érosion volontaire de cette zone, sur toute sa surface, tend à supprimer le creusement provoqué par l'arrachement, et donc évite qu'il ne s'amplifie.
  • Le même mécanisme d'érosion destiné à corriger les effets néfastes d'infiltrations et d'accrochages de métal, ou d'arrachement de réfractaire, est exploité dans le cas où la diminution ou suppression de lubrifiant est commandée en réponse à une variation mesurée d'un paramètre représentatif des conditions de frottement ou d'étanchéité à l'interface cylindre - paroi d'obturation.
  • Selon une première variante, on fait varier la quantité de lubrifiant déposé en fonction de l'effort exercé sur la paroi d'obturation dans la direction d'extraction. Dans ce cas, des variations de l'effort mesuré sont représentatives de variations des conditions de frottement des cylindres sur la paroi d'obturation considérée, ces variations du frottement étant elles-mêmes indicatrices d'une perturbation (infiltration, accrochage ou arrachement) à l'interface.
  • Selon une autre variante, on fait varier la quantité de lubrifiant déposé en fonction de la position de la paroi d'obturation par rapport aux surfaces frontales des cylindres, mesurée dans la direction des axes des cylindres. Dans ce cas, le déplacement de la paroi d'obturation est indicatif d'un accrochage de métal infiltré entre la dite paroi et le cylindre, cet accrochage ayant pour effet d'éloigner la paroi d'obturation de la surface frontale du cylindre.
  • Selon une autre variante encore, on fait varier la quantité de lubrifiant déposé en fonction de paramètres caractéristiques des vibrations induites dans la paroi d'obturation lors de la coulée. Comme dans la première variante ci-dessus, des variations du régime de vibration de la paroi d'obturation sont indicatrices de variations des conditions de frottement, elles-mêmes indicatrices de perturbations à l'interface.
  • Selon une première méthode, pour régler la quantité de lubrifiant apporté à l'interface, on fait varier la force d'appui d'un bâtonnet solide de lubrifiant appliqué sur chacune des faces frontales des cylindres.
  • Selon une méthode préférentielle, on applique en permanence et avec un effort sensiblement constant sur chacune des faces frontales des cylindres, un bâtonnet de lubrifiant, et pour réduire la quantité de lubrifiant apporté à l'interface, on enlève le lubrifiant déposé au moyen d'un racleur ou d'une brosse. Cette méthode présente l'avantage d'obtenir un effet plus rapide de la réduction ou suppression de lubrifiant, car elle enlève effectivement le lubrifiant se trouvant sur la surface frontale du cylindre, dès que le racleur et/ou la brosse sont mis en service, alors que la première méthode peut laisser subsister du lubrifiant sur la surface frontale du cylindre pendant plusieurs tours de celui-ci avant que la consommation de lubrifiant, qui se produit naturellement en fonctionnement, ne conduise à sa réduction ou suppression effective.
  • L'invention a aussi pour objet un dispositif de coulée continue entre cylindres, comportant deux cylindres contrarotatifs d'axes parallèles, définissant entre eux un espace de coulée, délimité par deux parois d'obturation latérales, fixes et placées contre les surfaces frontales d'extrémité des cylindres, des moyens pour déposer un lubrifiant sur les dites surfaces frontales, des moyens de mesure d'un ou plusieurs paramètres représentatifs des conditions de frottement ou d'étanchéité à l'interface cylindre-paroi d'obturation, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour diminuer la quantité de lubrifiant amené au dit interface lorsque la ou les valeurs de ce ou ces paramètres indiquent une dégradation des dites conditions de frottement ou d'étanchéité.
  • Préférentiellement, les moyens de réglage comprennent un racleur ou une brosse associé(e) à chacune des surfaces frontales, et des moyens de mise en service ou hors service du racleur ou de la brosse pour enlever le lubrifiant présent sur les dites surfaces frontales.
  • Les moyens de mesure peuvent notamment comporter :
    • un capteur d'effort pour mesurer l'effort exercé sur la paroi d'obturation dans la direction perpendiculaire au plan contenant les axes des cylindres et/ou,
    • un capteur de déplacement pour mesurer les déplacement de la paroi d'obturation latérale, dans une direction parallèle aux axes des cylindres et/ou,
    • un accéléromètre, permettant de mesurer des paramètres caractéristiques du régime vibratoire de la paroi d'obturation, ces vibrations résultant, comme on le comprend aisément, d'un phénomène de broutage dû au fait que les parois d'obturation ont tendance à gripper contre les chants des cylindres, lorsque les conditions de frottement se dégradent, ou varient de manière aléatoire.
  • La mise en oeuvre de ces différents moyens de mesure, et l'exploitation des signaux qu'ils fournissent, pour commander les moyens de réglage de la quantité de lubrifiant sera aisément réalisée par l'homme du métier, en fonction des caractéristiques spécifiques à chaque installation, pour gérer, en cours de coulée, l'usure des parois d'obturation.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va être faite d'une installation de coulée continue entre cylindre de bandes minces en acier, conforme à l'invention, et de son procédé de mise en oeuvre;
  • On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue frontale schématique partielle de l'installation de coulée.
    • la figure 2 est une demi-vue d'une paroi d'obturation latérale lorsqu'un accrochage de métal coulé se produit,
    • la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2,
    • la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, après une suppression momentanée de lubrification,
    • la figure 5 et une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4,
    • la figure 6 est une représentation graphique de l'évolution dans le temps de la position d'une paroi d'obturation, lors du démarrage de l'installation, et lorsque un accrochage de métal se produit,
    • la figure 7, est une vue d'un moyen de lubrification des surfaces frontales des cylindres, selon la flèche F1 de la figure 1,
    • la figure 8 est une vue d'un racleur placé entre l'une des dites surfaces frontales, selon la flèche F2 de la figure 1,
    • la figure 9 est une vue d'une brosse rotative agissant sur l'une des dites surfaces frontales, selon la flèche F3 de la figure 1.
  • L'installation de coulée continue de bandes minces en acier, représentée schématiquement sur le dessin de la figure 1, comprend deux cylindres de coulée 1, 2, d'axes horizontaux et parallèles, espacés d'un distance correspondant à l'épaisseur de la bande. Le métal en fusion est déversé dans l'espace de coulée 3 défini entre les cylindres 1,2. Ceux-ci sont refroidis intérieurement et entraînés en rotation de sens contraire, de manière que, lors de la coulée, la bande en acier soit extraite vers le bas, dans le sens indiqué par la flèche F.
  • L'espace de coulée est délimité par des parois fixes 4 d'obturation latérale, appliquées contre les surfaces frontales 5 des cylindres par des moyens de pression 20, tels que ressorts ou vérins, de manière connue en soi. Les parois 4 présentent, du côté de l'espace de coulée, une partie centrale 6 en matériau réfractaire, de préférence thermiquement isolant, bordée de deux bandes 7 qui s'étendent, selon une courbure correspondant à celle des cylindres, sur toute la hauteur de la paroi 4.
  • Ces bandes 7, appelées aussi inserts, sont réalisées en un matériau réfractaire ayant de bonnes qualités de résistance à l'usure par abrasion. Le rayon de courbure extérieur de ces bandes 7 est légèrement supérieur au rayon extérieur des cylindres, de sorte qu'une partie 7' des bandes 7 déborde de la périphérie des cylindres et soit, lors de la coulée, en contact avec le métal coulé. De ce fait, c'est donc la partie restante 7'' de chaque bande 7 qui est en contact frottant avec la face frontale correspondante de chaque cylindre, pour assurer l'étanchéité de l'espace de coulée.
  • Conformément à l'invention, l'installation comprend des moyens 8 pour déposer un lubrifiant sur les surfaces frontales 5, schématisés sur la figure 1, et représentés de manière plus détaillée sur la figure 7, dans une variante de réalisation préférée. Ces moyens comportent, pour chaque face frontale des cylindres, un bâtonnet solide de lubrifiant 9, tel que par exemple du nitrure de bore ou du graphite, guidé dans un support tubulaire 10 fixé sur la structure 11 de l'installation. Le bâtonnet 9 est poussé contre la surface frontale 5 du cylindre 1 par un moyen de pression tel qu'un ressort 12, ou un vérin. Dans la variante représentée, le ressort 12 appuie le bâtonnet lubrifiant 9 sur la surface frontale 5, en permanence et avec un effort sensiblement constant pendant toute la coulée. Lors de la rotation du cylindre, du lubrifiant est donc déposé et réparti sur toute la partie circonférentielle de la surface frontale 5 du cylindre 1, et peut être amené par cette rotation, à l'interface de contact entre cette surface et la partie 7'' de l'insert 7 de la paroi d'obturation 4, pour en assurer la lubrification.
  • L'installation comprend aussi des moyens de réglage de la quantité de lubrifiant amené à l'interface, comprenant, associés à chaque surface frontale 5 des cylindres, un système de raclage 13 et une brosse rotative 14, entraînée en rotation par un moteur 15.
  • Le système de raclage, représenté de manière plus détaillée sur la figure 8, comprend un racleur 16 en forme de lame pouvant être appliqué en contact avec la surface frontale 5, ou éloigné de celle-ci, par un vérin 17, ou un moyen de commande de déplacement équivalent.
  • La brosse 14 peut, de manière similaire, être appliquée avec une force contrôlée contre la surface frontale 5, ou en être éloignée, par des moyens de déplacement équivalent, non représentés.
  • L'installation comporte aussi des moyens de mesure 18 de la position selon la direction axiale des cylindres, de la paroi d'obturation 4, par rapport à la surface frontale 5. Ces moyens de mesure permettent de déterminer les variations de position de la paroi d'obturation, et donnent donc des indications sur les conditions de fonctionnement de l'installation au niveau de l'interface cylindre - paroi d'obturation, notamment sur l'étanchéité de l'espace de coulée au niveau de cet interface. Par exemple, lorsque du métal coulé s'infiltre entre le cylindre et la paroi d'obturation et forme en se solidifiant un accrochage 21 adhérant à la paroi d'obturation 4, la présence de cet accrochage repousse la paroi à l'encontre de l'effort exercé par les moyens de pression 20, en créant un jeu à l'interface, nuisible à l'étanchéité, et détectable par les moyens de mesure de déplacement 18.
  • On va maintenant décrire, en relation avec la figure 6, un procédé de coulé conforme à l'invention, permettant de gérer l'usure de la paroi d'obturation lors de la coulée. Le tracé 30 de la figure 6 représente la position de la paroi d'obturation 4, par rapport à la structure générale de l'installation, en fonction du temps. La partie 31 du tracé 30 correspond au début de coulée, au cours duquel on observe un déplacement progressif de la paroi d'obturation 4, résultat d'une usure relativement rapide du matériau réfractaire constitutif de l'insert 7. Cette période correspond à un rodage de l'insert par frottement du cylindre lors de sa rotation, jusqu'à ce que les deux surfaces soient en contact intime ce qui assure une bonne étanchéité. En l'absence de toute perturbation, les conditions de frottement et d'étanchéité à l'interface se stabilisent, la lubrification étant assurée par l'apport régulier de lubrifiant résultant du dépôt effectué par frottement du bâtonnet de lubrifiant 8 sur la surface frontale 5 du cylindre. Le lubrifiant s'incruste dans les creux de rugosité de cette surface, cette rugosité étant de l'ordre de 5 à 20 µm. Le régime d'usure de la paroi d'obturation est alors stabilisé à une usure très lente ; et la paroi d'obturation ne subit pratiquement plus de déplacement (partie 32 du tracé).
  • Lorsqu'une perturbation survient, par exemple un accrochage 21 de métal sur la paroi d'obturation, celle-ci est repoussée. Les moyens de mesure enregistrent ce recul (partie 33 du tracé 30). En réponse à ce signal de recul, le racleur 13 et la brosse 14 sont mis en service, c'est-à-dire qu'ils sont appuyés contre la surface frontale 5 du cylindre, et enlèvent de celle-ci le lubrifiant déposé par le bâtonnet 9. Il en résulte une réduction immédiate de la lubrification donc un accroissement du frottement, ce qui a pour effet d'éliminer l'accrochage par abrasion et de provoquer une usure fortement accrue de la paroi d'obturation 4, qui se traduit par un déplacement de celle-ci (partie 34 du tracé 30) au-delà de sa position de régime précédente.
  • Après un temps prédéterminé, ou lorsque le déplacement ainsi provoqué de la paroi d'obturation a atteint une valeur prédéterminée, les brosses et/ou racleurs sont mis hors service. L'apport de lubrifiant à l'interface est ainsi à nouveau assuré, ce qui évite de poursuivre l'usure de l'insert 7, et permet de revenir dans des conditions de fonctionnement stabilisées avec un contact étanche continu à l'interface.
  • On peut donc ainsi gérer l'usure de la paroi d'obturation par la mise en ou hors service des brosses ou racleurs.
  • La régulation de cette usure par les moyens décrits ci-dessus peut être associée à une modulation des efforts d'application de la paroi contre les cylindres par les moyens de pression 20, en fonction de chaque situation : début de coulée, régime stabilisé, ou incident.
  • La réduction ou suppression temporaire de lubrification de l'interface peut aussi être réalisée par une suppression de l'application du bâtonnet 9 sur la surface frontale du cylindre.
  • L'invention permet notamment d'éviter d'utiliser pour les inserts un matériau de type autolubrifiant, par exemple à forte teneur en nitrure de bore, matériau moins résistant et plus cher, en assurant la lubrification de l'interface cylindre - paroi d'obturation par l'intermédiaire des surfaces frontales des cylindres, au lieu d'assurer cette lubrification par les inserts eux-mêmes.
  • L'invention n'est pas limitée au procédé dispositif décrit ci-dessus à titre d'exemple. En particulier, le dépôt de lubrifiant sur les surfaces frontales des cylindres peut également être réalisé par d'autres moyens que les bâtonnets décrits précédemment, par exemple par des systèmes d'application de lubrifiant liquide ou pâteux, projection de lubrifiant liquide ou pulvérulent, etc... Egalement, la disposition relative des moyens de lubrifications 8, brosse 14, paroi d'obturation 4 et racleur 13, représentés sur la figure 1 dans cet ordre selon le sens de rotation des cylindres, peut être modifiée ; les moyens de lubrification 8 pouvant en particulier être placés entre la brosse et la paroi d'obturation, l'effet du brossage étant alors encore remarquable du fait que le lubrifiant déposé après brossage se trouve en quantité réduite par rapport à ce qui se produirait sans aucun brossage.
  • De même, des racleurs qui, étant placés en aval de la paroi d'obturation dans le sens de rotation, assurent également l'élimination d'éventuels accrochages de métal sur les bords des cylindres, peuvent être placés également en amont, mais après les moyens de lubrification, et en complément ou à la place des brosses.
  • Par ailleurs, d'autres moyens que les moyens de mesure de déplacement décrits ci-dessus peuvent être utilisés pour mesurer des paramètres représentatifs des conditions de frottement ou d'étanchéité à l'interface cylindre - paroi d'obturation.
  • En particulier, on peut utiliser des moyens de mesure de l'effort exercé sur la paroi d'obturation 4, dans la direction d'extraction (flèche F) du produit coulé, par exemple un peson 19 placé sous la dite paroi d'obturation. Le peson 19 sert donc à mesurer l'effort exercé sur la paroi 4 résultant des frottements des cylindres 1, 2 en rotation sur cette paroi, cet effort dépendant des conditions de frottement et donc notamment de l'effort d'application de la paroi 4 sur les cylindres, dans la direction de leux axes, de la surface de contact effective, et des conditions de lubrification.
  • Des variations de l'effort mesuré sont représentatives de modifications des conditions de frottement à l'interface, qui peuvent être provoquées soit par une usure localisée anormale de la paroi d'obturation, ou des arrachements de son matériau, ou aussi des infiltrations du métal coulé et des accrochages de métal sur la dite paroi.
  • On peut aussi mesurer l'effort exercé vers le bas sur chaque paroi d'obturation 4 par deux capteurs d'efforts disposés respectivement sur les côtés de la paroi. Cette disposition permet de connaître, en plus de l'effort total, les efforts provoqués par le frottement de chaque cylindre sur la dite paroi, indépendamment l'un de l'autre, et ainsi de mieux apprécier à quel interface cylindre-paroi se produit la dégradation des conditions de frottement et d'étanchéité, et donc de pouvoir agir de manière prépondérante au niveau de l'interface concerné.
  • En plus des moyens de mesure de l'effort exercé sur la paroi d'obturation vers le bas, on peut utiliser des capteurs mesurant l'effort exercé sur la paroi dans la direction des axes des cylindres, et compléter ainsi la connaissance des conditions de frottement à l'interface cylindre-paroi.
  • On peut également utiliser un accéléromètre lié à chacune des parois d'obturation, le signal fourni par celui-ci, filtré et analysé, permettant de détecter l'apparition de grippage des cylindres sur les parois d'obturation, signes de perturbations à l'interface entre celles-ci et les cylindres, et permettant donc d'agir en conséquence sur la quantité de lubrifiant amené à cet interface.
  • On peut aussi, en plus ou à la place de la mise en oeuvre des moyens de réduction ou de suppression du lubrifiant apporté à l'interface en réponse à la détection d'une perturbation, procéder à cette mise en oeuvre de manière cyclique pendant toute la coulée.
  • On peut alors faire varier la quantité de lubrifiant apporté à l'interface entre une valeur maximale et une valeur nulle selon une périodicité régulière prédéterminée, de manière à agir préventivement pour éviter l'apparition ou l'amplification des perturbations.

Claims (12)

  1. Procédé de coulée continue de produits métalliques minces entre cylindres, selon lequel on coule du métal en fusion dans un espace de coulée (3) défini par les parois cylindriques de deux cylindres (1, 2) d'axes parallèles, contrarotatifs et refroidis intérieurement, et deux parois fixes (4) d'obturation latérales placées contre les surfaces frontales d'extrémité des cylindres, et on dépose sur ces surfaces frontales (5) un lubrifiant pour lubrifier les interfaces cylindres-parois d'obturation, et on extrait le produit solidifié selon une direction d'extraction (F) sensiblement perpendiculaire au plan contenant les axes des cylindres, caractérisé en ce qu'on réduit la quantité de lubrifiant apporté dans chacun de ces interfaces soit périodiquement, soit en cas de dégradation des conditions de frottement ou d'étanchéité à l'interface cylindre-paroi d'obturation.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier la quantité de lubrifiant apporté à l'interface entre une valeur maximale et une valeur nulle selon une périodicité régulière prédéterminée.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on fait varier la quantité de lubrifiant déposé en fonction de l'effort exercé sur la paroi d'obturation (4) dans la direction d'extraction (F).
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier la quantité de lubrifiant déposé en fonction de la position (d) de la paroi d'obturation (4) par rapport aux surfaces frontales (5) des cylindres, mesurée dans la direction des axes des cylindres.
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier la quantité de lubrifiant déposé en fonction de paramètres caractéristiques des vibrations induites dans la paroi d'obturation lors de la coulée.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, pour régler la quantité de lubrifiant apporté à l'interface, on fait varier la force d'appui d'un bâtonnet solide (9) de lubrifiant appliqué sur chacune des faces frontales (5) des cylindres.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour régler la quantité de lubrifiant apporté à l'interface, on applique en permanence et avec un effort sensiblement constant sur chacune des faces frontales des cylindres, un bâtonnet (9) de lubrifiant, et pour réduire la quantité de lubrifiant apporté à l'interface, on enlève le lubrifiant déposé au moyen d'un racleur (13) ou d'une brosse (14).
  8. Dispositif de coulée continue entre cylindres, comportant deux cylindres (1, 2) contrarotatifs d'axes parallèles, définissant entre eux un espace de coulée (3), délimité par deux parois d'obturation latérales (4), fixes et placées contre les surfaces frontales (5) d'extrémité des cylindres, des moyens (8) pour déposer un lubrifiant sur les dites surfaces frontales, des moyens (18, 19) de mesure d'un ou plusieurs paramètres représentatifs des conditions de frottement ou d'étanchéité à l'interface cylindre-paroi d'obturation, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour diminuer la quantité de lubrificant amené au dit interface lorsque la ou les valeurs de ce ou ces paramètres indiquent une dégradation des dites conditions de frottement ou d'étanchéité.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un racleur (13) ou une brosse (14) associé(e) à chacune des surfaces frontales (5), et des moyens de mise en service ou hors service du racleur ou de la brosse pour enlever le lubrifiant présent sur les dites surfaces frontales.
  10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent, pour chaque paroi d'obturation, un capteur d'effort (19) pour mesurer l'effort exercé sur la paroi d'obturation dans la direction perpendiculaire au plan contenant les axes des cylindres.
  11. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent, pour chaque paroi d'obturation, un capteur de déplacement (18) pour mesurer les déplacement de la paroi d'obturation latérale, dans une direction parallèle aux axes des cylindres.
  12. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent, pour chaque paroi d'obturation, un accéléromètre.
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