WO2011117479A1 - Rouleau brasseur pour machine de coulée continue de brames - Google Patents

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WO2011117479A1
WO2011117479A1 PCT/FR2011/000136 FR2011000136W WO2011117479A1 WO 2011117479 A1 WO2011117479 A1 WO 2011117479A1 FR 2011000136 W FR2011000136 W FR 2011000136W WO 2011117479 A1 WO2011117479 A1 WO 2011117479A1
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slab
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Siebo Kunstreich
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    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/122—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields

Definitions

  • the invention is in the field of continuous casting of metal slabs, in particular steel. More precisely, it relates to the controlled electromagnetic stirring of still molten metal in the solidification well by means of polyphase inductors with a sliding magnetic field coaxially housed in rollers for supporting and guiding the secondary cooling zone of the continuous casting machine, rolls made hollow for this purpose.
  • rollers-brewers The first embodiments of such rollers, known as “rollers-brewers", already date from the early 1970s (FR 2 187 467).
  • a brewer roll consists mainly of:
  • An axial rotating element intended to come into rolling contact with the surface of a large face of the slab during casting, consisting of a ferrule of diameter in principle equal, in any case close to the diameter of the support roller usual that it replaces.
  • This shell is generally held at its ends by two removable rockets to allow the mounting of the inductor, and frustoconical general shape, the small bases are housed in end rolling bearings fixed to the rigid structures of the chassis of the casting machine,
  • An electromagnetic stirring equipment consisting of a polyphase linear inductor capable of generating a magnetic field sliding along its axis and occupying the free inner space of the ferrule, coaxially with it, locking means of the inductor in axial rotation being advantageously provided, as proposed for example FR 2 485 412;
  • a cooling circuit of the assembly by circulating a cooling liquid, generally water, to ensure the thermal holding of the ferrule in contact with the hot slab and the electromagnetic stirring equipment;
  • the inductor is of the three-phase or two-phase type, with one or more pairs of magnetic poles per phase of the external power supply to which its connection means connects it, and that it therefore generates a sliding mobile magnetic field.
  • the sliding speed of the field depends on the polar pitch of the inductor (a parameter fixed by construction) and the frequency of the electric current which feeds it and which, it is the variable of adjustment of this speed.
  • the application of the stirring rollers to a continuous slab casting machine schematically involves subjecting the slab, in one or more zones of the casting machine located downstream of the mold, to one or more moving magnetic fields sliding horizontally along the width of the slab, each in a certain direction.
  • the still liquid portion of the molten metal located in the core of the slab being The cooling is thus driven in a direction and a direction identical to those of the sliding of the magnetic field acting on it.
  • the stirring rollers may be arranged in groups, facing each other on either side of the large faces of the slab at the same level in height (see FIG. Fig. 1 from FR 2 185 467 mentioned above), or superimposed on the same side of the slab, or distributed on both sides of the slab on different stages of the machine, etc ...
  • EP 0750958 of 1997 still discloses an electromagnetic stirring technology for slabs, but in the mold this time, therefore otherwise than by stirrer rollers. It is then the large walls themselves of the mold that are equipped with polyphase electromagnetic equipment for acting magnetic fields sliding on selected portions only of the width of the cast slab according to the set adjustment modalities of their local actions, multiple and varied.
  • the current brewers-brewers do not allow: by their design, they only know metal circulation loops occupying the entire width of the slab, so with vertical branches that are only lateral, long and against small faces.
  • the present invention proposes to achieve this by converting a conventional brewer roll into a double brewer roll, or, otherwise, into a "split brewer roll".
  • the subject of the invention is a divided stirring roll intended to be mounted on a machine for continuous casting of metal slabs in replacement of a usual support and guide roller, said divided stirring roll comprising:
  • an element in axial rotation intended to come into rolling contact with the surface of a large face of the cast slab, said element consisting of at least one ferrule held at its ends by two removable fuses, of generally frustoconical shape, whose small bases rest in two end bearing bearings;
  • an electromagnetic stirring equipment with a sliding magnetic field consisting of two aligned linear inductors placed end to end and occupying the free inner space of the ferrule, coaxially with it,
  • a cooling circuit by circulation of a cooling liquid, generally water, to ensure the thermal retention of the ferrule in contact with the hot slab and the electromagnetic stirring equipment,
  • the two linear inductors are of polyphase type, electrically independent of each other to be able each to generate a magnetic field sliding independently of the other.
  • the desired homogenization of the molten metal within the liquid well in the slab can be obtained in the same way if the two inductors are adjusted to produce magnetic fields sliding in the slab. divergent opposite directions, that is to say moving away from each other since the median junction of the inductors. The central main circulation of the liquid metal will then descend towards and to the junction point of the two inductors.
  • the electromagnetic stirring equipment has a common magnetic framework to the two inductors.
  • each inductor has a clean magnetic frame, distinct and distant from that of the other inductor.
  • the divided stirring roll according to the invention comprises a rolling contact element with the surface of the slab on which it bears, which consists of two distinct, aligned rings. , as well as a bearing bearing bearing which separates them, preferably located at middle of the total length of the roll, and delimiting, with the two end support bearings, two brewing half-rolls, this intermediate support bearing accommodating the small two cunning end bases, of generally frustoconical shape similar to those of the rockets engaged in the end bearings and whose large bases are attached to the ends facing each other of the two rings.
  • this intermediate support bearing variant is entirely appropriate to meet a new emerging requirement in the field of continuous slab casting, namely that of slab casting of greater width, greater width at 2 m, can now exceed by more than 50% the traditional widths of the order of 1.6 m.
  • stirrer rollers conventionally have diameters of 30 cm and more.
  • today more and more often used rollers of smaller diameter can be easily used together with support rollers of small diameter which have the advantage of being more numerous on the same height portion of the machine and, therefore, better fulfill their function.
  • steel slab continuous casting machines are designed to cast products whose width is typically between about 0.9 and 1.6 m, and sometimes up to 2.0 m. But, in a permanent search for increased productivity of steel mills, the current trend is to have machines that can run products of greater width, for example 2.4 m. This would imply to have correlatively longer brewers rollers (say 2.5 m and more to fix the ideas).
  • half-roll includes both the case where the two aligned rings constituting the brewer-roll as a whole are of equal lengths, the case where they are of different lengths for stated reasons. further.
  • Each half-brewing roll has its own power supply terminals for feeding the polyphase inductor with a sliding magnetic field which it encloses, preferably all grouped at the end of the relevant half-roll facing outwards from the machine.
  • the circulation of the cooling fluid is common to the two half-rolls, and the means which ensure the circulation of the fluid in each half-roll are connected to each other inside the central support bearing.
  • FIG. 1 is a schematic view illustrating the prior art represented by the document FR No. 2 185 467 already cited to create a stirring of the liquid metal in the secondary cooling zone of the steel slab casting machine according to a double loop configuration, called "butterfly wings";
  • FIG. 2 is a diagrammatic view similar to the preceding figure, but illustrating the prior art represented by the document EP-A-0 097 561 also already cited for installing a stirring of the liquid metal in a configuration with three loops, called in "triple zero";
  • FIG. 3 is an overall view, in a plane perpendicular to the large faces of the cast slab, of an embodiment of a divided stirring roll according to the invention with three bearings bearing bearings, of which an intermediate, and two ferrules;
  • FIG. 4 is a view similar to Figure 3, but illustrating an embodiment of a brewing roll divided according to the invention with a single ferrule and no intermediate support bearing;
  • FIG. 5 illustrates a first mode of centrally circulating stirring of the molten metal within the cast slab achievable with the divided stirring roll according to the invention, the portion a being a view in a plane perpendicular to the large faces of the casting slab, the corresponding part 5b being a view in the plane of the large faces;
  • Figure 6 in its two parts 6a and 6b, is a representation similar to Figure 5 illustrating a second circulating central circulation mode of cast liquid metal achievable with the divided brewing roller according to the invention
  • FIG. 7 in its two parts 7a and 7b, is a representation similar to FIG. 6 or 7 illustrating another mode of mixing of the liquid metal, of rotary type around the axis casting, which can also be achieved with the divided stirring roll according to the invention.
  • Figure 1 shows the circulation loops (in dotted lines) of the molten molten metal, with main up and down along the small side faces 1 and 2 of the slab 3 which are formed over the entire width of the under the action of two conventional rollers-brewers 4 and 5 mounted facing each other, on either side of the large faces 6 and 7 of the slab in the secondary cooling zone of the machine casting, these two stirrer-rollers producing moving magnetic fields which slide longitudinally in the same direction, represented by the horizontal solid arrows 8 and 9;
  • FIG. 2 shows the circulation loops (in dotted lines) of the molten molten metal, with principal upwellings and descents along the small faces 1 and 2 which are formed over the entire width of the cast slab 3 under action of two conventional rollers-brewers, spaced from one another, on the same large face 6 of the slab (here on the intrados) and represented here only by the horizontal arrows 10 and 11 expressing that the fields magnetic motions that they produce slide longitudinally in opposite directions.
  • tubular divided brewing roller 1 is fixed to a rigid support 2 integrated in the frame of the continuous casting machine of continuous casting slabs and enclosing the usual support and guide rollers.
  • the slab 3 progresses perpendicularly to the plane of the figures from the mold (not shown) towards the bottom of the casting machine, and the divided stirring roll 1 covers the entire width of the slab while remaining in rolling contact with the surface of the slab. one of its large faces by a generatrix of the element in axial rotation which constitutes it.
  • this rotating element is formed by two aligned cylindrical shells 6 and 12 spaced apart from one another, thus constituting two adjoining and two tubular half-brewing rollers 4 and 5. aligned, and of equal length in the example shown.
  • Three rolling bearings fixed to the support 2 ensure alignment and axial rotation of these two half-rollers: two end bearings, left 9 and right 15, and an intermediate bearing 10, in central position here, facing the middle of the slab 3.
  • Each half roll 4 or 5 incorporates a polyphase linear inductor (respectively 40 and 50), mounted coaxially with it, capable of generating a longitudinal sliding magnetic field.
  • the left half roll 4 contains the inductor polyphase left 40; the right half-roll 5 contains the right-hand polyphase inductor 50.
  • the cylindrical shell 6, constituting the left half brewing roll 4, is held at its ends by two rockets, of the same frustoconical general shape, a left rocket 7 and a right rocket 8.
  • Each rocket is removably mounted at one end of the ferrule by its large base 7a, 8a, the small base 7b, 8b being itself engaged in an end bearing bearing, respectively left 9 and intermediate 10, integral with the support 2 of the rigid chassis of the casting machine .
  • these rolling bearings 9 and 10 allow the brew roller 4 to rotate freely about its longitudinal axis B under the effect of the rolling contact of its ferrule 6 with the slab 3 progressing towards the lower part of the machine continuous casting.
  • the sliding magnetic field inductor 40 centered in the ferrule 6 and occupying almost all the available volume inside the roll (except for an annular space 60 which distances it from a few mm, say 4 or 5 mm, the ferrule to allow the circulation of cooling water) is itself blocked in rotation.
  • left terminal extensions 40a and 40b of reduced diameter relative to that of the inductor, constitute support pins that come to rest, one in a wedge flange 11, placed outside bearing left 9, so after having crossed this bearing from the inside of the small base 7b of the rocket 7, and the other, after having likewise crossed the small base 8b of the right rocket 8, in the intermediate bearing 10 to come to grip the extension opposite, coming from the right inductor 50, by a male-female spline coupling (not shown), thus removable by simple translation.
  • the right half brewer roller 5 comprises a cylindrical shell 12 engaged between two rockets, left 13 and right 14 (similar to the rockets 7 and 8) by their respective large bases 13a and 14a.
  • the small base 14b of the right-hand rocket 14 is inserted into a right-end bearing bearing 15 secured to the support 2, and the small base 13b of the left-hand rocket 13 is inserted into the central intermediate-bearing bearing 10.
  • Each half-brewer roller 4, 5 has its own electrical circuit ensuring the power supply of its inductor.
  • the left half-brewer roller 4 thus comprises, mounted at the end of the end bearing 9, a panel 16 with two pairs of connection terminals 16 'and 16 ", having two pairs of terminals for connection to the electrical network of the coils. of phases of the inductor 40.
  • the polyphase linear inductor implemented by the invention requires as many pairs of connection terminals as phases of its power supply: two pairs for a two-phase, three pairs for a three-phase, being nevertheless emphasized that in the case of a "delta" electrical mounting of the inductor, its number of terminals will be reduced by one.
  • an inductor of this type is schematically constituted by an alternating series of coils 41, 51 and apparent circular magnetic poles 42, 52 coming from the internal magnetic framework of the inductor, which also serves as a support for winding for the windings in the receiving spaces between two contiguous magnetic poles. Only from this ordered set are the wires or cables of electrical connection 41a, 41b; 51a, 51b that come out and enter from each series of windings connected to each other in series-opposition (thus connected to the same phase), and run to the surface to reach the nearest terminals of the connection panel.
  • the number of windings connected in series-opposition is four or eight, either having two or four pole steps over the active length of the inductor.
  • the right half brewer roll 5 comprises, at the right end of the assembly, a connection panel 17 having two pairs of terminals 17 'and 17 ", similar to the one 16, which is dedicated to the left half brewing roll. 4, is on the left side of the installation.
  • a common circuit comprising the following elements, taken in an order corresponding to the direction of circulation of the cooling water:
  • a first inlet water box 18 mounted (in the example shown) externally on the left rolling bearing 9 and in which the cooling water of the stirring rollers enters through a supply pipe 19 connected to a source of water treated under pressure not shown;
  • a second radial drilled pipe 23 which collects the water which has circulated in the annular space 60 to bring it into a second blind axial hole 24, symmetrical to the blind hole
  • the son link 41a, 41b; 51a, 51b inductors are of course insulated to join them by passing through the water boxes, as is the case here.
  • the divided baffle roll 1 makes it possible to avoid deformations, in particular an arrow, which would inevitably occur in the case of slabs 3. the absence of the central bearing 10. This allows to cancel these deformations by providing each constituent brewing roller assembly a relatively small length, comparable he
  • the invention also recommends another embodiment of the divided brewing roll, simplified with respect to the previous one. Shown in Figure 4, it is characterized by a single ferrule 6, as in the case of a conventional brewer roll, so no intermediate roller bearing.
  • This single cylindrical shell encloses, mounted axially with it and at a short distance to provide the annular separation space 60, two polyphase linear inductors, left 45 and right 55, electrically distinct from one another, but made of a only part, ie not distant because having a single and common magnetic frame (not shown), so without the need for removable mechanical connection between them, nor a particular cooling circuit at this magnetic frame.
  • connection wires of the windings of one to the phases of the power supply will all be directed preferably to an electrical connection panel present at one end of the roller and the connecting wires of the second inductor all directed towards each other. connection panel mounted at the other end.
  • the connecting wires 45a, 45b of the left inductor 45 are directed to the nearest panel 16 mounted on the left rolling bearing 9
  • the connecting wires 55a, 55b of the right inductor 55 are directed to the nearest panel 17 mounted on the right rolling bearing 15.
  • the divided stirring rollers according to the invention can be integrated without particular difficulties to a segment of the structure of the casting machine that also conventionally carries other usual rolls of support and guide the slab. It should be noted that, even in the case of very wide slabs, these slabs can continue to be only one part, because their rigidity is greater than that of brewers of equivalent length because they do not have to integrate inductors.
  • stirrer rollers 4, 5 which have a ferrule length of 1150 mm. for each, with an intermediate rolling bearing approximately 200 mm wide.
  • the diameter of the stirrer rollers 4, 5 can be him, of the order of 230 mm.
  • the lengths of the two rings are unequal. Indeed, the absence of contact between the central bearing and the slab that the portion of the slab passing opposite this bearing is not cooled. Also, providing divided brewing rollers having contiguous stirring rollers unequal length by arranging their intermediate bearing shifted between two successive divided brewing rollers will ensure that it is not always the same portion of the width of the slab which be concerned by this lack of cooling. This will improve the homogeneity of the cooling of the slab if necessary.
  • FIGS. 5, 6 and 7, Reference will now be made, with reference to FIGS. 5, 6 and 7, to a few examples illustrating the new possibilities offered to controlled electromagnetic stirring in the zone of secondary cooling of a continuous slab casting machine by divided stirring rollers according to the invention. when used together, in a coordinated manner.
  • pairs 70a and 70b placed at the same level on the metallurgical height, opposite one another, on both sides of the large faces of the casting slab.
  • the slab 3 is first formed in a continuous casting mold 75 by means of a submerged nozzle 76 centered on the casting axis A and supplying the molten metal to the mold by side outlet openings.
  • the slab leaves the ingot mold to reach, below, the secondary cooling zone by progressing down the casting machine at a controlled speed so as to maintain at a controlled level the height position of the liquid meniscus 77 within the mold. It is in this zone of the secondary cooling of the casting machine that the holding and guiding rollers are located, including the two divided brewing rollers 70a and 70b of the invention.

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Abstract

Ce rouleau brasseur divisé est constitué par deux demi rouleaux 4 et 5 distants et alignés, incorporant chacun un inducteur linéaire polyphasé 40 et 50 monté fixe à faible distance de la virole externe 6 et 12 de chaque demi rouleau pour ménager entre eux un espace annulaire 60 et 61 de circulation d'un fluide de refroidissement, chaque inducteur étant apte à générer un champ magnétique glissant selon la largeur de la brame coulée 3. Ces deux demi rouleaux sont extérieurement montés dans des paliers à roulements d'extrémité 9 et 15 et intérieurement dans un palier à roulements commun intermédiaire 10 fixé entre eux, les inducteurs étant pourvus de parties terminales creuses rétrécies en diamètre pour venir reposer également dans ces trois paliers à roulement 9, 15 et 10 et communiquer avec des éléments d'un circuit de refroidissement incluant les espaces annulaires 60 et 61. Le rouleau brasseur divisé à deux demi rouleaux séparés selon l'invention est conçu et adapté pour la coulée continue de brames extra larges. Il constitue un outil privilégié de brassage électromagnétique contrôlé du métal en fusion pour un échange, tant thermique que de matière, optimisé entre le haut et le bas de la machine de coulée, ce même dans sa version simplifiée sans palier intermédiaire et avec virole unique, adaptée aux brames de largeur habituelle.

Description

Rouleau brasseur pour machine de coulée continue de brames.
L'invention s'inscrit dans le domaine de la coulée continue de brames métalliques, notamment en acier. Plus précisément, elle concerne le brassage électromagnétique contrôlé du métal en fusion encore liquide dans le puits de solidification à l'aide d'inducteurs polyphasés à champ magnétique glissant logés coaxialement dans des rouleaux de support et de guidage de la zone de refroidissement secondaire de la machine de coulée continue, rouleaux rendus creux à cet effet.
Les premières réalisations de tels rouleaux, dits "rouleaux-brasseurs", datent déjà du début des années 1970 (FR 2 187 467).
Schématiquement, un rouleau brasseur est principalement constitué:
- d'un élément en rotation axiale destiné à venir en contact roulant avec la surface d'une grande face de la brame en cours de coulée, constitué par une virole de diamètre en principe égal, en tous cas proche du diamètre du rouleau de soutien habituel qu'elle remplace. Cette virole est généralement maintenue à ses extrémités par deux fusées amovibles pour permettre le montage de l'inducteur, et de forme générale tronconique, dont les petites bases viennent se loger dans des paliers à roulement d'extrémité fixés aux structures rigides du châssis de la machine de coulée,
- d'un équipement de brassage électromagnétique constitué par un inducteur linéaire polyphasé apte à générer un champ magnétique glissant le long de son axe et occupant l'espace intérieur libre de la virole, coaxialement avec celle-ci, des moyens de blocage de l'inducteur en rotation axiale étant avantageusement prévus, comme le propose par exemple FR 2 485 412;
- et d'un circuit de refroidissement de l'ensemble par circulation d'un liquide de refroidissement, généralement de l'eau, pour assurer le maintien thermique de la virole au contact de la brame chaude et de l'équipement de brassage électromagnétique;
On rappelle que l'inducteur est du type triphasé ou biphasé, à une ou plusieurs paires de pôles magnétiques par phase de l'alimentation électrique externe à laquelle ses moyens de connexion le relie, et qu'il génère dès lors un champ magnétique mobile glissant le long de l'axe du rouleau, soit dans un sens, soit dans l'autre, selon l'ordre de connexion de ces bobinages aux phases de l'alimentation. La vitesse de glissement du champ dépend, elle, du pas polaire de l'inducteur (un paramètre fixé par construction) et de la fréquence du courant électrique qui l'alimente et qui, elle, est la variable de réglage de cette vitesse.
L'application des rouleaux-brasseurs à une machine de coulée continue de brames consiste schématiquement à soumettre la brame, dans une ou plusieurs zones de la machine de coulée situées en aval de la lingotière, à un ou plusieurs champs magnétiques mobiles, glissant horizontalement selon la largeur de la brame, chacun dans un sens déterminé. La portion encore liquide du métal en fusion située au coeur de la brame en cours de refroidissement est ainsi entraînée dans une direction et un sens identiques à ceux du glissement du champ magnétique agissant sur elle.
Ainsi, selon les mouvements de circulation que l'on désire imprimer au métal liquide, les rouleaux-brasseurs peuvent être disposés par groupes, face à face de part et d'autre des grandes faces de la brame à un même niveau en hauteur (voir fig. 1 venant de FR 2 185 467 précité), ou superposés d'un même côté de la brame, ou répartis de part et d'autre de la brame à des étages différents de la machine, etc...
On connaît du document FR 2 601 270 de 1988 une utilisation singulière de rouleaux-brasseurs pour des produits longs de gros format (blooms) coulés en continu. Cette utilisation se propose de mettre le métal en fusion en rotation axiale en parvenant à générer une induction magnétique globalement rotative autour de l'axe de coulée du bloom. Elle y parviendrait, non à l'aide plus d'un inducteur rotatif habituellement réservé à cette fin, mais à l'aide d'une technologie de brassage que l'on peut considérer comme inspirée de celle mise en oeuvre pour les produits plats que sont les brames: des inducteurs linéaire, mais monophasés ici, donc des bobines inductives en fait, logés à distance dans des rouleaux de soutien creux montés sur deux faces opposées du bloom coulé. On réalise ainsi, à partir de deux bobines par rouleau, une architecture à quatre inducteurs "en carré" et dont le montage électrique d'ensemble, à partir de deux alimentations monophasées, permet de générer cette quasi induction magnétique tournante autour de l'axe de coulée.
On connaît aussi, du document russe SU 1 168 321 de 1985, une technologie de rouleaux-brasseurs à inducteurs monophasés analogue à celle évoquée ci dessus, mais pour brames. La brame y est perçue comme la juxtaposition de deux tronçons adjacents, donc de rectangularité individuelle moins prononcée que la celle de la brame elle-même, et des bobines à induction monophasées à dents polaires saillantes logées dans des rouleaux font traverser localement la brame par des inductions magnétiques statiques.
On connaît encore, du document EP 0750958 de 1997, une technologie de brassage électromagnétique pour brames, mais au sein de la lingotière cette fois, donc autrement que par des rouleaux-brasseurs. Ce sont alors les grandes parois elles-mêmes de la lingotière qui sont équipées d'un équipement électromagnétique polyphasé permettant de faire agir des champs magnétiques glissants sur des portions choisies seulement de la largeur de la brame coulée selon des modalités de réglage de l'ensemble de leurs actions locales, multiples et variées.
On connaît encore, de l'article de Parshing et Al. intitulé "effectiveness of electromagnetic stirring of steel in the continuous casting" paru dans "Steel in translation" Allerton Press, NY, USA, vol.23, n° 4, p. 14-16 publié le 01/01/1993, une technologie de rouleaux-brasseurs, incorporant un inducteur linéaire polyphasé unique à champ magnétique glissant, du type de celui évoqué au début (cf. FR 2 187 467), et dont la particularité est de présenter, outre les deux paliers classiques supportant la virole à ses extrémités, un palier support central. Ce palier central marque la séparation physique de l'inducteur en deux portions alignées et distantes l'une de l'autre, de part et d'autre du palier central, ménageant donc entre elles une zone inductive "morte". Cette dernière constitue ainsi une discontinuité géographique du glissement du champ magnétique le long de l'axe du rouleau d'autant plus importante, donc pénalisante pour le brassage, que la dimension du pallier central est grande, mais cette technologie de rouleaux devrait permettre de couler des brames extra larges sans risque de déformation de ceux-ci sous l'effet de la pression ferrostatique.
Une utilisation préférée cependant, encore habituelle de nos jours, de tels rouleaux- brasseurs à inducteur linéaire polyphasé unique incorporé, sur une machine de coulée continue de brames d'acier est clairement exposée par exemple dans EP-A-0 097 561 datant de 1982. En répartissant convenablement les rouleaux-brasseurs sur la hauteur métallurgique de la brame, on parvient ainsi à créer en son sein des mouvements de circulation du métal en fusion dont la configuration d'ensemble, dite "en triple zéro" montrée sur la figure 2 ci après, se développe parallèlement aux grandes faces de la brame et tend à homogénéiser le métal liquide, tant thermiquement que chimiquement, entre le haut et le bas de la machine de coulée par des boucles de courants métalliques qui s'établissent parallèlement au grandes faces de la brame, avec, le long des deux petites faces latérales, une branche ascensionnelle d'un coté, et une branche descendante de l'autre, de part et d'autre du rouleau-brasseur
Il est bien admis désormais qu'une telle double homogénéisation du métal en fusion (thermique et chimique) est le garant de l'obtention d'un produit coulé ayant une bonne santé interne alliée à une structure de solidification équiaxe élargie, favorable à une réduction, voire une suppression, des porosités centrales et de la ségrégation centrale.
Toutefois, on sait aujourd'hui aussi que cette double homogénéisation du métal coulé entre le haut et le bas de la machine peut être sensiblement améliorée en installant au sein du métal liquide un courant principal central, remontant ou descendant, mais localisé à mi largeur de la brame ou dans ce voisinage, plutôt que uniquement le long des petites faces latérales où il est contrarié par la rugosité d'un front de solidification du produit coulé présent quasiment de toutes parts à cet endroit (cf. WO 2005/044487).
Or, les rouleaux-brasseurs actuels ne le permettent pas: de par leur conception, ils ne savent faire que des boucles de circulation de métal occupant toute la largeur de la brame, donc avec des branches verticales qui ne sont que latérales, le long et contre les petites faces.
La question qui se pose dès lors est celle de la réalisation d'un nouvel équipement de brassage électromagnétique contrôlé du métal liquide qui, sans nuire ou trop perturber les machines de coulée de brames existantes, puisse procurer une circulation verticale centrale du métal en fusion au cœur de la brame coulée.
La présente invention propose d'y parvenir en transformant un rouleau-brasseur classique en un rouleau double brasseur, ou, dit autrement, en un "rouleau brasseur divisé". A cet effet, l'invention a pour objet un rouleau brasseur divisé, destiné à être monté sur une machine de coulée continue de brames métalliques en remplacement d'un rouleau de soutien et de guidage habituel, ledit rouleau brasseur divisé comprenant:
- un élément en rotation axiale destiné à venir au contact roulant avec la surface d'une grande face de la brame coulée, ledit élément étant constitué par au moins une virole maintenue à ses extrémités par deux fusées amovibles, de forme générale tronconique, dont les petites bases reposent dans deux paliers à roulement d'extrémité;
- un équipement de brassage électromagnétique à champ magnétique glissant constitué par deux inducteurs linéaires alignés mis bout à bout et occupant l'espace intérieur libre de la virole, coaxialement avec celle-ci,
- un circuit de refroidissement par circulation d'un liquide de refroidissement, généralement de l'eau, pour assurer le maintien thermique de la virole au contact de la brame chaude et de l'équipement de brassage électromagnétique,
caractérisé en ce que les deux inducteurs linéaires sont de type polyphasé, électriquement indépendants l'un de l'autre pour être apte, chacun, à générer un champ magnétique glissant indépendamment de l'autre.
Comme on l'aura sans doute compris, rien de visible ne changera sur la machine de coulée continue par rapport à une installation dotée de rouleaux brasseurs habituels. Pourtant, simplement en connectant convenablement les bobinages des deux inducteurs internes à l'alimentation électrique externe pour qu'ils produisent des champs magnétiques glissants dans des sens opposés, par exemple convergents, on générera nécessairement au sein de la brame coulée une circulation principale remontante du métal en fusion dans la région médiane de la brame s'initiant là où se rejoignent les deux inducteurs. Si les deux inducteurs sont de taille identique, la remontée recherchée du métal en fusion vers la lingotière se localisera naturellement juste au milieu des grandes faces.
La polyvalence de l'équipement à cet égard doit être ici soulignée: l'homogénéisation recherchée du métal en fusion au sein du puits liquide dans la brame pourra être obtenue de la même façon si les deux inducteurs sont réglés pour produire des champs magnétiques glissant dans des sens opposés divergents, c'est à dire s'éloignant l'un de l'autre depuis la position médiane de jonction des inducteurs. La circulation principale centrale du métal liquide sera alors descendante vers et jusqu'au point de jonction des deux inducteurs.
Conformément à une variante de réalisation, l'équipement de brassage électromagnétique présente une ossature magnétique commune aux deux inducteurs.
Conformément à une autre forme de réalisation, chaque inducteur dispose d'une ossature magnétique propre, distincte et distante de celle de l'autre inducteur.
Dans ce dernier cas, et conformément à une variante de réalisation avantageuse, le rouleau brasseur divisé selon l'invention comporte un élément, de contact roulant avec la surface de la brame sur laquelle il est en appui, qui est constitué par deux viroles distinctes alignées, ainsi qu'un palier support à roulements qui les sépare, situé de préférence au milieu de la longueur totale du rouleau, et délimitant, avec les deux paliers support d'extrémité, deux demi rouleaux brasseurs, ce palier support intermédiaire accueillant les petites bases aboutées de deux rusées, de forme générale tronconique analogue à celles des fusées en prise dans les paliers d'extrémité et dont les grandes bases sont fixées aux extrémités se faisant face des deux viroles.
Comme on l'aura compris également ici, cette variante à palier support intermédiaire est tout à fait appropriée pour répondre à une nouvelle exigence naissante dans le domaine de la coulée continue des brames, à savoir celle de la coulée de brames de grande largeur, supérieure à 2 m, pouvant désormais dépasser de plus de 50% les largeurs traditionnelles de l'ordre de 1,6 m.
De surcroît, les rouleaux-brasseurs connus ont classiquement des diamètres de 30 cm et d'avantage. Mais, aujourd'hui on utilise de plus en plus souvent des rouleaux de plus faible diamètre (de l'ordre de 24 cm) pouvant être facilement utilisés conjointement avec des rouleaux de soutien de faible diamètre qui ont pour avantage de pouvoir être plus nombreux sur une même portion en hauteur de la machine et, donc, de mieux remplir leur fonction.
Habituellement, les machines de coulée continue de brames d'acier sont conçues pour couler des produits dont la largeur se situe classiquement entre 0,9 et 1,6 m environ, voire parfois jusqu'à 2,0 m. Mais, dans une recherche permanente d'augmentation de la productivité des aciéries, la tendance actuelle est de souhaiter disposer de machines pouvant couler des produits de plus grande largeur, par exemple de 2,4 m. Cela impliquerait de disposer de rouleaux brasseurs corrélativement plus longs (disons 2,5 m et plus pour fixer les idées).
Or, la structure des rouleaux brasseurs actuels de relativement faible diamètre ne permettrait pas d'éviter l'apparition, plus ou moins rapidement, d'une flèche rédhibitoire du fait de la grande distance entre les paliers support, eu égard aux efforts auxquels les rouleaux seraient soumis au contact du produit coulé.
C'est donc un but accessoire, mais d'actualité croissante, de l'invention que de pouvoir ainsi proposer une nouvelle conception de rouleaux brasseurs, à trois paliers de roulement encadrant deux demi rouleaux, et qui seraient utilisables sur des machines de coulée continue de brames de très grande largeur, car ils ne subiraient pas de déformations en service qui les rendraient inefficaces et compromettraient leur résistance mécanique.
Il doit être entendu que, par "demi -rouleau", on inclut aussi bien le cas où les deux viroles alignées constitutives du rouleau-brasseur dans son ensemble sont de longueurs égales, que le cas où ils seraient de longueurs différentes pour des raisons indiquées plus loin.
Chaque demi -rouleau brasseur possède ses propres bornes d'alimentation électrique pour l'alimentation de l'inducteur polyphasé à champ magnétique glissant qu'il renferme, de préférence groupées toutes à l'extrémité du demi rouleau concerné tournée vers l'extérieur de la machine. En revanche, la circulation du fluide de refroidissement est commune aux deux demi rouleaux, et les moyens qui assurent la circulation du fluide dans chaque demi rouleau sont raccordés l'un à l'autre à l'intérieur du palier support central.
Ces caractéristiques permettent de réaliser un dispositif compact, pouvant aisément trouver sa place sur une machine de coulée existante, car il n'est pas nécessaire de placer des connexions électriques et des conduites d'alimentation en fluide dans la zone centrale du segment portant les rouleaux-brasseurs et les rouleaux habituels assurant le soutien et le guidage de la brame lors de sa descente dans la machine de coulée.
Une précision doit être apportée ici au sujet de la terminologie "rouleau brasseur divisé" choisie pour qualifier les rouleaux-brasseurs selon l'invention. Cette terminologie s'applique tant à la réalisation à deux demi rouleaux, donc à deux viroles, qu'à celle à virole unique. L'adjectif "divisé" se rapporte en effet au qualificatif "brasseur" qui le précède pour exprimer le fait que les deux inducteurs polyphasés internes sont électriquement indépendants l'un de l'autre, sans être pour autant nécessairement distants l'un de l'autre. Cette option technologique à inducteurs séparés distants reste toutefois, comme on l'a dit, conçue et donc adaptée à la coulée de brames extra larges, en raison de la présence d'un palier support supplémentaire intermédiaire qu'elle sous-tend.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux planches de figures jointes sur lesquelles:
- la figure 1 est une vue schématique illustrant l'art antérieur représenté par le document FR n° 2 185 467 déjà cité pour créer un brassage du métal liquide dans la zone de refroidissement secondaire de la machine de coulée de brames d'acier selon une configuration à double boucle, dite en "ailes de papillon";
- la figure 2 est une vue schématique analogue à la figure précédente, mais illustrant l'art antérieur représenté par le document EP-A- 0 097 561 également déjà cité pour installer un brassage du métal liquide selon une configuration à trois boucles, dite en "triple zéro";
- la figure 3 est une vue d'ensemble, dans un plan perpendiculaire aux grandes faces de la brame coulée, d'une réalisation d'un rouleau brasseur divisé selon l'invention à trois paliers support à roulements, dont un intermédiaire, et à deux viroles;
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, mais illustrant une réalisation d'un rouleau brasseur divisé selon l'invention à virole unique et sans palier support intermédiaire;
- la figure 5 illustre un premier mode de brassage à circulation centrale du métal en fusion au sein de la brame coulée réalisable avec le rouleau brasseur divisé selon l'invention, la partie 5 a étant une vue dans un plan perpendiculaire aux grandes faces de la brame coulée, la partie correspondante 5b étant une vue dans le plan des grandes faces;
- la figure 6, dans ses deux parties 6a et 6b, est une représentation analogue à la figure 5 illustrant un second mode de brassage à circulation centrale de métal liquide coulé réalisable avec le rouleau brasseur divisé selon l'invention;
- la figure 7, dans ses deux parties 7a et 7b, est une représentation analogue aux figures 6 ou 7 illustrant un autre mode de brassage du métal liquide, de type rotatif autour de l'axe de coulée, pouvant être également réalisable avec le rouleau brasseur divisé selon l'invention.
Les figures 1 et 2 ont déjà été mentionnées dans l'introduction du présent mémoire comme représentatives de l'art antérieur. On se limitera donc ici à indiquer:
a) que la figure 1 montre les boucles de circulation (en pointillés) du métal en fusion brassé, avec des remontées et descentes principales le long des petites faces latérales 1 et 2 de la brame coulée 3 qui se forment sur toute la largeur de celle-ci sous l'action de deux rouleaux-brasseurs classiques 4 et 5 montés en regard l'un de l'autre, de part et d'autre des grandes faces 6 et 7 de la brame dans la zone du refroidissement secondaire de la machine de coulée, ces deux rouleaux-brasseurs produisant des champs magnétiques mobiles qui glissent longitudinalement dans le même sens, représenté par les flèches pleines horizontales 8 et 9;
b) et que la figure 2 montre les boucles de circulation (en pointillés) du métal en fusion brassé, avec des remontées et descentes principales le long des petites faces 1 et 2 qui se forment sur toute la largeur de la brame coulée 3 sous l'action de deux rouleaux-brasseurs classiques, écartés l'un de l'autre, sur une même grande face 6 de la brame (ici sur l'intrados) et représentés ici uniquement par les flèches pleines horizontales 10 et 11 exprimant que les champs magnétiques mobilesqu'ils produisent glissent longitudinalement dans des sens opposés.
Sur les figures 3 et 4 auxquelles on se réfère maintenant, les éléments identiques ou équivalents sont désignés par des références identiques, de sorte que la description qui suit peur être lue en considérant ces deux figures conjointement.
Sur ces figures, le rouleau brasseur divisé tubulaire 1 est fixé à un support rigide 2 intégré au châssis de la machine de coulée continue de brames de coulée continue et renfermant les rouleaux de soutien et de guidage habituels.
La brame coulée 3 progresse perpendiculairement au plan des figures depuis la lingotière (non représentée) vers le bas de la machine de coulée, et le rouleau brasseur divisé 1 couvre toute la largeur de la brame en restant en contact roulant avec la surface de l'une de ses grandes faces par une génératrice de l'élément en rotation axiale qui le constitue.
Conformément à la réalisation de l'invention montrée sur la figure 3, cet élément en rotation est formé par deux viroles cylindriques alignées 6 et 12 distantes l'une de l'autre, constitutives donc deux demi rouleaux brasseurs 4 et 5 tubulaires, contigus et alignés, et d'égale longueur dans l'exemple représenté.
Trois paliers à roulements fixés au support 2 assurent l'alignement et le maintien en rotation axiale de ces deux demi rouleaux: deux paliers d'extrémité, gauche 9 et droite 15, et un palier intermédiaire 10, en position centrale ici, en regard du milieu de la brame 3.
Chaque demi rouleau 4 ou 5 incorpore un inducteur linéaire polyphasé (respectivement 40 et 50), monté coaxialement avec lui, apte à générer un champ magnétique glissant longitudinalement. Le demi rouleau gauche 4 contient l'inducteur polyphasé de gauche 40; le demi rouleau droite 5 contient l'inducteur polyphasé de droite 50.
Dans la suite de la description, les termes "gauche" et "droite" seront utilisés en référence à l'équipement tel qu'on le voit sur les figures 3 ou 4. En outre, il est précisé que tout ce qui sera dit à propos du demi rouleau brasseur de gauche 4 et de ses annexes sera exactement transposable au demi rouleau brasseur 5 de droite, la conception, comme la réalisation de l'un étant identique à celle de l'autre, quand bien même dans certains cas on opterait pour des longueurs différentes entre eux.
La virole cylindrique 6, constitutive du demi rouleau brasseur de gauche 4, est tenue à ses extrémités par deux fusées, de même forme générale tronconique, une fusée gauche 7 et une fusée droite 8. Chaque fusée est montée de façon amovible à une extrémité de la virole par sa grande base 7a, 8a, la petite base 7b, 8b étant, elle, en prise dans un palier à roulements d'extrémité, respectivement gauche 9 et intermédiaire 10, solidaires du support 2 du châssis rigide de la machine de coulée.
Comme il est habituel, ces paliers à roulements 9 et 10 permettent au rouleau brasseur 4 de tourner librement autour de son axe longitudinal B sous l'effet du contact roulant de sa virole 6 avec la brame 3 en progression vers la partie inférieure de la machine de coulée continue.
Par contre, l'inducteur à champ magnétique glissant 40, centré dans la virole 6 et qui occupe la quasi intégralité du volume disponible à l'intérieur du rouleau (excepté un espace annulaire 60 qui l'éloigné de quelques mm, disons 4 ou 5 mm, de la virole pour permettre la circulation d'eau de refroidissement) est, lui, bloqué en rotation.
A cet effet, ses prolongations terminales gauche 40a et droite 40b, de diamètre réduit par rapport à celui de l'inducteur, constituent des axes support qui viennent reposer, l'une dans une bride à clavettes 11, placée à l'extérieur de palier de gauche 9, donc après avoir traversé ce palier par l'intérieur de la petite base 7b de la fusée 7, et, l'autre, après avoir de même traversé la petite base 8b de la fusée de droite 8, dans le palier intermédiaire 10 pour venir s'emmancher sur la prolongation en regard, venant de l'inducteur de droite 50, par un accouplement male-femelle à cannelures (non représenté), donc amovible par simple translation.
Similairement, le demi rouleau brasseur de droite 5 comporte une virole cylindrique 12 en prise entre deux fusées, gauche 13 et droite 14 (analogues aux fusées 7 et 8) par leur grandes bases respectives 13a et 14a. La petite base 14b de la fusée de droite 14 est insérée dans un palier à roulements d'extrémité droite 15 solidaire du support 2, et la petite base 13b de la fusée de gauche 13 est insérée dans le palier à roulements intermédiaire central 10.
Comme le montre la figure 3, les fusées intérieures 8 et 13 en prise dans le palier intermédiaire 10 viennent s'abouter l'une à l'autre. Mais, ceci n'est pas une obligation absolue, dans la mesure où l'on assure l'étanchéité de leur raccord, car ces pièces sont constitutives du circuit de refroidissement de l'ensemble, comme on le verra par la suite. Chaque demi rouleau-brasseur 4, 5 dispose de son propre circuit électrique assurant l'alimentation en énergie électrique de son inducteur. Le demi rouleau-brasseur gauche 4 comporte ainsi, monté en bout du palier d'extrémité 9, un panneau 16 à deux paires de bornes de connexion 16' et 16", présentant deux paires de bornes pour assurer la connexion au réseau électrique des bobinages de phases de l'inducteur 40.
Il convient de rappeler que l'inducteur linéaire polyphasé mise en oeuvre par l'invention, et qui peut être bi ou triphasé, nécessite autant de paires de bornes de connexion que de phases de son alimentation électrique: deux paires pour un biphasé, trois paires pour un triphasé, étant néanmoins souligné que dans le cas d'un montage électrique "en triangle" de l'inducteur, son nombre de bornes sera diminué de un.
On rappelle également qu'un inducteur de ce type est schématiquement constitué par une série alternée de bobinages 41, 51 et de pôles magnétiques circulaires apparents 42, 52 venant de l'ossature magnétique interne de l'inducteur, laquelle sert aussi de support d'enroulement pour les bobinages dans les espaces de réception entre deux pôles magnétiques contigus. Seuls dépassent de cet ensemble ordonné, les fils, ou câbles, de liaison électrique 41a, 41b; 51a, 51b qui sortent et entrent de chaque série de bobinages reliés l'un à l'autre en série-opposition (donc connectés à la même phase), et courent en surface pour rejoindre au plus proche les bornes du panneau de connexion.
On notera que, habituellement dans le cas d'un inducteur biphasé unique couvrant la largeur de la brame, soit un inducteur de 1,6 à 2,0 m environ, le nombre de bobinages reliés en série-opposition est de quatre ou huit, soit présentant deux ou quatre pas polaires sur la longueur active de l'inducteur.
On rappelle encore que, dans le cas connu d'un rouleau-brasseur unique couvrant la largeur de la brame, celui-ci comporte un panneau à bornes de connexion électrique à chacune de ses extrémités, l'un recevant les fils d'entrée des bobinages de phases inter reliés, l'autre recevant les fils de sortie. En revanche, dans le cas d'un rouleau brasseur divisé conforme à l'invention, il est préférable de ne pas différencier les bornes d'entrée et de sortie au niveau des panneaux de connexion 16 et 17, mais de regrouper au sein d'un même panneau toutes les bornes de connexion relatives à un et un seul des deux inducteurs et de dédier un panneau donné à l'inducteur qui lui est le plus proche.
On dispose ainsi que d'un seul panneau de connexion par inducteur. Dans le cas représenté d'un rouleau brasseur divisé à palier intermédiaire 10, donc à deux inducteurs distincts et distants, on comprend que, de cette façon, il n'est pas nécessaire de prévoir de connexion à travers le palier central 10, qui compliquerait la conception et le montage de l'installation.
Le demi rouleau brasseur de droite 5 comporte, à l'extrémité droite de l'ensemble, un panneau de connexion 17 doté de deux paires de bornes 17' et, 17", similaire à celui 16 qui, dédié au demi rouleau brasseur de gauche 4, se trouve sur le côté gauche de l'installation. Quant au refroidissement des demi rouleaux brasseurs 4, 5, celui ci est assuré, selon l'invention, par un circuit commun, comportant les éléments suivants, pris dans un ordre correspondant au sens de circulation de l'eau de refroidissement:
- une première boite à eau d'entrée 18, montée (dans l'exemple représenté) extérieurement sur le palier à roulement de gauche 9 et dans laquelle l'eau de refroidissement des rouleaux brasseurs pénètre à travers une conduite d'alimentation 19 reliée à une source d'eau traitée sous pression non représentée;
- un passage axial 20 du palier 9 reliant la boîte à eau 18 au trou borgne 21 foré dans la prolongation terminale gauche 40a de l'inducteur de gauche 40, ce trou borgne foré comportant une conduite forée fille radiale 22 qui débouche dans l'espace annulaire 60 déjà mentionné, ménagé entre la virole 6 et son inducteur concentrique 40 pour être apte à assurer une circulation d'eau au voisinage de la périphérie rouleau brasseur 4 et la refroidir pendant et après son contact avec la brame chaude 3;
- une seconde conduite forée radiale 23 qui collecte l'eau ayant circulé dans l'espace annulaire 60 pour l'amener dans un second trou axial borgne 24, symétrique au trou borgne
21, mais prévu dans la prolongation terminale droite 40b de l'inducteur de gauche 40 en prise, comme déjà dit, via un emboîtement mâle-femelle étanche, avec la prolongation terminale gauche 50a de l'inducteur de droite 50 au sein du palier intermédiaire 10;
- un troisième trou borgne foré 25 ménagé axialement dans cette prolongation terminale gauche 50a et sur lequel est piqué une troisième conduite forée fille radiale 26, analogue aux conduites filles précédentes, et qui débouche dans l'espace annulaire 61 ménagé entre la virole 12 du rouleau brasseur de droite 5 et son inducteur intérieur concentrique 50 pour être apte à assurer une circulation d'eau au voisinage de la périphérie rouleau brasseur 5 et la refroidir pendant et après son contact avec la brame chaude 3;
- une quatrième conduite fille forée radiale 27 débouchant dans un quatrième trou axial foré borgne 28 dans la prolongation terminale droite 50b du rouleau brasseur 5, un second passage axial 29, équivalent au passage axial gauche 20, ménagé dans l'axe du palier d'extrémité droite 15 pour relier une boîte à eau de sortie 31 dotée d'une conduite d'évacuation de l'eau 30.
On notera que, dans l'exemple de réalisation considéré, c'est une face de la paroi de la boîte à eau, d'entrée 18 et de sortie 31 , qui constitue le panneau à bornes de connexion 16 et 17 respectivement, les fils de liaison 41a, 41b; 51a, 51b des inducteurs étant bien entendu isolés pour pouvoir les rejoindre en passant au travers des boîtes à eau, comme c'est le cas ici.
Pour les brames 3 de largeur très importante (par exemple 2 400 mm), le rouleau brasseur divisé 1 selon l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit permet d'éviter les déformations, notamment une flèche, qui se produiraient inévitablement en l'absence du palier central 10. Celui-ci permet d'annuler ces déformations en procurant à chaque rouleau brasseur constitutif de l'ensemble une longueur relativement faible, comparable i l
voire inférieure à celle des rouleaux brasseurs classique utilisés sur des machines de coulée continue de brames de largeurs habituelles (jusqu'à 2m et plus couramment 1 600mm).
La conception du rouleau brasseur divisé 1 dans sa forme de réalisation en deux demi rouleaux brasseurs 4 et 5 qui vient d'être décrite n'est pas sensiblement modifiée par rapport à la conception habituelle, mis à part :
- le fait que les connexions électriques d'un inducteur donné se trouvent toutes du même côté du demi rouleau qui incorpore cet inducteur;
- le fait qu'il faut prévoir des moyens de communication entre les circuits de refroidissement de chaque demi rouleau brasseur, par exemple en mettant bout à bout et de façon étanche les deux fusées d'extrémité en regard à l'intérieur du palier central intermédiaire pour former une conduite unique étanche.
Cette solution consistant à prévoir un circuit de refroidissement commun aux deux demi rouleaux brasseurs 4, 5 évite de devoir placer des conduites d'arrivée et/ou de départ d'eau dans le palier central 10, de la même façon qu'il n'est pas nécessaire d'y implanter des bornes de connexions électriques, comme déjà dit plus haut.
Mais, l'invention préconise aussi une autre forme de réalisation du rouleau brasseur divisé, simplifiée par rapport à la précédente. Montrée sur la figure 4, elle se caractérise par une virole unique 6, comme dans le cas d'un rouleau brasseur classique, donc sans palier à roulement intermédiaire.
Cette virole cylindrique unique renferme, montés axialement avec elle et à faible distance pour ménager l'espace de séparation annulaire 60, deux inducteurs linéaires polyphasés, gauche 45 et droite 55, électriquement distincts l'un de l'autre, mais réalisés d'une seule pièce, c'est à dire non distants car ayant une ossature magnétique unique et commune (non représentée), donc sans nécessiter de liaison mécanique amovible entre eux, ni de circuit de refroidissement particulier au niveau de cette ossature magnétique.
Un tel ensemble d'inducteurs polyphasées "gauche-droite" couplés mécaniquement ne se distingue pas beaucoup visuellement d'un inducteur unique. Simplement, les fils de liaison des bobinages de l'un aux phases de l'alimentation électrique seront tous dirigés de préférence vers un panneau de connexion électrique présent à une extrémité du rouleau et les fils de liaison du second inducteur dirigés tous vers l'autre panneau de connexion monté à l'autre extrémité. Ici, les fils de liaison 45a, 45b de l'inducteur de gauche 45 sont dirigés vers le panneau le plus proche 16 monté sur le palier à roulement de gauche 9, et les fils de liaison 55a, 55b de l'inducteur de droite 55 sont dirigés vers le panneau le plus proche 17 monté sur le palier à roulement de droite 15.
Les rouleaux brasseurs divisés selon l'invention, tant dans leur forme de réalisation à palier intermédiaire que sans, peuvent être intégrés sans difficultés particulières à un segment de la structure de la machine de coulée portant classiquement aussi d'autres rouleaux habituels de soutien et de guidage de la brame. On notera d'ailleurs que, même dans le cas de brames très larges, ces derniers pourront, eux, continuer à être réalisés en une seule partie, car leur rigidité est plus importante que celle de rouleaux brasseurs de longueur équivalente du fait qu'ils n'ont pas à intégrer d'inducteurs.
On aura compris de cette observation que les rouleaux brasseurs divisés à virole unique, donc sans palier intermédiaire, conformément à une réalisation de l'invention, devront être plutôt réservés à la coulée de brames de largeur classique, c'est à dire entre 1 600 et 2 000 mm pour fixer les idées. Au delà, on optera de préférence pour des rouleaux brasseurs divisés à deux viroles et palier intermédiaire, étant toutefois souligné qu'il n'y a pour autant aucune contre-indication à les utiliser également pour la coulée de brames de largeur habituelle.
A titre d'exemple non limitatif, pour la coulée de brames larges, à savoir de 2 400 mm de large, on peut prévoir des rouleaux brasseurs divisés à deux demi rouleaux, tels 4 et 5, qui ont une longueur de virole de 1150 mm pour chacun, avec un palier à roulement intermédiaire de 200 mm de large environ. Le diamètre des rouleaux brasseurs 4, 5 peut être, lui, de l'ordre de 230 mm.
En variante, on peut prévoir que, pour certains au moins des rouleaux brasseurs divisés à deux demi rouleaux et palier intermédiaire équipant une machine de coulée continue de brames, les longueurs des deux viroles soient inégales. En effet, l'absence de contact entre le palier central et la brame fait que la portion de la brame passant en regard de ce palier n'est pas refroidie. Aussi, prévoir des rouleaux brasseurs divisés ayant des rouleaux brasseurs contigus de longueur inégale en disposant leur palier intermédiaire de façon décalée entre deux rouleaux brasseurs divisés successifs permettra de faire en sorte que ce ne soit pas toujours la même portion de la largeur de la brame qui soit concernée par cette absence de refroidissement. On améliorera ainsi au besoin l'homogénéité du refroidissement de la brame.
On va maintenant donner, en référence aux figures 5, 6 et 7, quelques exemples illustrant les possibilités nouvelles offertes au brassage électromagnétique contrôlé dans la zone du refroidissement secondaire d'une machine de coulée continue des brames par les rouleaux brasseurs divisés selon l'invention lorsqu'ils sont utilisés à plusieurs, de manière coordonnée.
En l'occurrence, ils seront ici, dans les trois exemples considérés à présent, utilisés par paire 70a et 70b, placés au même niveau sur la hauteur métallurgique, en regard l'un de l'autre, de part et d'autre des grandes faces de la brame coulée.
Pour simplifier, on supposera qu'ils s'agit de rouleaux brasseurs divisés de type à virole unique, donc sans palier à roulement intermédiaire, incorporant chacun deux inducteurs monolithiques, 71 et 72 dans le rouleau 70b et 73 et 74 dans le rouleau apparié 70a. Les deux inducteurs en regard l'un de l'autre sur des rouleaux distinct sont reliés en parallèle à une seule et même alimentation électrique polyphasée. En l'espèce, via leur boîtiers de connexion respectifs non représentés, les inducteurs 71 et 73 sont connectés à l'alimentation 78, et les inducteurs 72 et 74 sont connectés à l'alimentation 79. Cette dernière sera de préférence identique à l'alimentation 78, mais néanmoins distincte afin de Î3
pouvoir assurer aisément les différents réglages souhaités quant au sens de glissement des champs magnétiques, comme on va le voir.
La brame 3 est d'abord formée dans une lingotière de coulée continue 75 à l'aide d'une busette immergée 76 centrée sur l'axe de coulée A et apportant le métal en fusion à la lingotière par des ouïes de sortie latérales. La brame quitte la lingotière pour rejoindre, en dessous, la zone du refroidissement secondaire en progressant vers le bas de la machine de coulée à une vitesse contrôlée de manière à maintenir à un niveau maîtrisé la position en hauteur du ménisque liquide 77 au sein de la lingotière. C'est dans cette zone du refroidissement secondaire de la machine de coulée que se trouvent les rouleaux de maintien et de guidage, dont les deux rouleaux brasseurs divisés 70a et 70b de l'invention.
Si l'opérateur souhaite réaliser une configuration de brassage assurant l'établissement d'une circulation verticale du métal liquide dans le milieu du puits liquide, il lui suffira de connecter les deux inducteurs dans chaque rouleau brasseur divisé de manière à ce qu'ils produisent des champs magnétiques glissant dans des sens opposés dans un même rouleau et glissant dans le même sens dans les deux rouleaux qui se font face de part et d'autre des grandes faces de la brame (ou qui se font face l'un au dessus de l'autre du même coté de la brame, selon une configuration non montrée ici)
Plus précisément, comme le montre la figure 5a, s'il souhaite obtenir une circulation remontante au centre, l'opérateur donnera aux champs glissants des sens opposés convergents, à savoir glissant sur un inducteur donné 71 (et 73) en allant vers son inducteur homologue 72 (et 74 respectivement) du même rouleau 70b (et 70a).
Inversement, comme le montre la figure 6a, s'il souhaite réaliser une circulation du métal descendante au centre de la brame, il donnera aux champs magnétiques glissants des sens opposés divergents, à savoir glissant sur un inducteur donné 71 (et 73) en s'éloignant de son homologue 72 (et 74 respectivement) du même rouleau 70b (et 70a).
En outre, il pourra passer d'une configuration à l'autre, même au cours de la même coulée, simplement en inversant deux phases par un basculeur prévu dans chacune des alimentations électriques 78 et 79.
Dans le cas de brames épaisses notamment, l'opérateur pourrait également vouloir, durablement ou temporairement, imposer un brassage rotatif dans un plan perpendiculaire à l'axe de coulée A. Il lui suffira alors pour réaliser son objectif de modifier les connexions électriques de manière que, comme le montre la figure 7a, les deux champs magnétiques glissent dans le même sens sur les deux inducteurs d'un même rouleau et en sens opposé entre les deux rouleaux.
II va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples déréalisation décrits, mais qu'elle s'étend à de multiples variantes ou équivalents dans la mesure où est respectée sa définition donnée par les revendications qui suivent. Par exemple, on aura compris qu'il faut entendre par le terme "fusée" utilisé pour qualifier les éléments support montés aux extrémités de la ou des deux viroles constitutives d'un rouleau brasseur divisé, recouvre tout organe de transmission apte à assurer une liaison rigide étanche entre les viroles et les paliers à roulements qui les portent en rotation axiale libre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Rouleau brasseur divisé (1) pour machine de coulée continue de produits plats à large section droite (3), comme une brame, comprenant
- un élément en rotation axiale destiné à venir au contact roulant avec la surface de la brame coulée (3), ledit élément étant constitué par au moins une virole cylindrique (6) maintenue à ses extrémités par deux fusées (7, 14), de forme générale tronconique, dont les petites bases (7b, 14b) reposent dans deux paliers à roulements d'extrémité (9,15) fixés aux structures rigides (2) du châssis de la machine de coulée,
- un équipement de brassage électromagnétique à champ magnétique glissant constitué par deux inducteurs linéaires mis bout à bout et alignés et occupant l'espace intérieur libre de la virole (6), coaxialement avec celle-ci et à faible distance afin de ménager entre eux un espace annulaire (60);
- un circuit de refroidissement, incluant ledit espace annulaire (60), par circulation d'un liquide de refroidissement pour assurer le maintien thermique de ladite virole (6) au contact de la brame (3) et dudit l'équipement de brassage électromagnétique;
- et des bornes de connexion électrique (16,17) pour assurer la liaison électrique dudit équipement de brassage électromagnétique à une alimentation électrique externe,
caractérisé en ce que lesdits deux inducteurs linéaires sont de type polyphasé (40, 50), électriquement indépendants et aptes chacun à générer un champ magnétique glissant indépendamment de l'autre.
2. Rouleau brasseur divisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement de brassage électromagnétique présente une ossature magnétique commune aux deux inducteurs linéaires polyphasés qui le constitue.
3. Rouleau brasseur divisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des deux inducteurs linéaires polyphasés constitutifs de l'équipement de brassage électromagnétique dispose d'une ossature magnétique propre, distincte de celle de l'autre inducteur.
4. Rouleau brasseur divisé selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que ledit élément en rotation axiale, destiné à venir au contact roulant avec la surface de la brame coulée (3) sur laquelle il est en appui, est constitué de deux viroles cylindriques distinctes alignées (6, 12), et en ce qu'il comporte un troisième palier à roulements (10) intermédiaire entre lesdits deux autres paliers à roulements d'extrémité (9, 15) et délimitant avec ceux-ci deux demi rouleaux brasseurs (4,5), situés de part et d'autre dudit palier intermédiaire (10) et formés chacun par l'une desdites deux viroles (6, 13), chaque virole étant maintenue à ses extrémités par deux fusées (7,8; 14, 15) de forme générale Ϊ6
tronconique, dont les petites bases reposent l'une (7b; 14b) dans un palier à roulements d'extrémité (9, 15) et l'autre (8b; 13b) dans ledit palier à roulements intermédiaire (10).
5. Rouleau brasseur divisé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le palier à roulements intermédiaire (10) est situé au milieu de la longueur dudit rouleau.
6. Machine de coulée continue de brames métalliques équipée de rouleaux brasseurs, caractérisée en ce que au moins deux desdits rouleaux brasseurs sont des rouleaux brasseurs divisés (70a, 70b) selon l'une des revendications 1 à 5.
7. Machine de coulée continue de brames métalliques selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits deux rouleaux brasseurs divisés (70a, 70b) sont placés en regard l'un de l'autre, soit de part et d'autre des grandes faces de la brame coulée, soit l'un au dessus de l'autre sur une même grande face, et en ce que les deux inducteurs linéaires polyphasés alignés (71, 72; 73, 74) que chacun incorpore sont reliés à des alimentations électriques (78, 79) par des connexions aptes à générer des champs magnétiques qui glissent dans des sens opposés sur les deux inducteurs polyphasés alignés(71, 72) d'un même rouleau brasseur divisé (70b) et dans le même sens sur les inducteurs polyphasés (71, 73) en regard l'un de l'autre dans des rouleaux brasseurs divisés distincts (70a, 70b).
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