EP2550121B1

EP2550121B1 - Rouleau brasseur pour machine de coulée continue de brames

Info

Publication number: EP2550121B1
Application number: EP11716436.8A
Authority: EP
Inventors: Siebo Kunstreich
Original assignee: Rotelec SA
Current assignee: Rotelec SA
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2031-03-14
Also published as: RU2012144813A; CA2791008A1; CN201823912U; JP2013522053A; FR2957829A1; EP2550121A1; KR20130028712A; WO2011117479A1; KR101576201B1; FR2957829B1; BR112012023908A2; JP5688449B2; US20130008624A1

Description

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 plus à l'aide 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. FR 2 861 324 A ).
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.
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.
La question qui se pose dès lors est celle de la réalisation d'un nouvel équipement de brassage électromagnétique contrôlé du métal liquide adapté à la coulée de brames extra larges et qui puisse procurer une circulation verticale centrale du métal en fusion au coeur 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".
Ainsi, l'invention a t'elle pour objet un rouleau brasseur divisé pour machine de coulée continue de produits plats à large section droite, comme une brame, notamment une brame extra large, comprenant:

un élément en rotation axiale destiné à venir au contact roulant avec la surface de la brame coulée, ledit élément étant constitué par au moins une virole cylindrique maintenue à ses extrémités par deux fusées, de forme générale tronconique, dont les petites bases reposent dans deux paliers à roulements d'extrémité fixés aux structures rigides 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, coaxialement avec celle-ci et à faible distance afin de ménager entre eux un espace annulaire;
un circuit de refroidissement, incluant ledit espace annulaire, par circulation d'un liquide de refroidissement pour assurer le maintien thermique de ladite virole au contact de la brame et dudit l'équipement de brassage électromagnétique;
et des bornes de connexion électrique pour assurer la liaison électrique dudit équipement de brassage électromagnétique à une alimentation électrique externe,

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.
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.
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 2185467 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 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 4a étant une vue dans un plan perpendiculaire aux grandes faces de la brame coulée, la partie correspondante 4b étant une vue dans le plan des grandes faces;
la figure 5, dans ses deux parties 5a et 5b, est une représentation analogue à la figure 4 illustrant un second mode de brassage à circulation centrale de métal liquide coulé réalisable avec le rouleau brasseur divisé selon l'invention;
la figure 6, dans ses deux parties 6a et 6b, est une représentation analogue aux figures 4 ou 5 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 mobiles qu'ils produisent glissent longitudinalement dans des sens opposés.

Sur la figure 3, à laquelle on se réfère maintenant, 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.
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 la figure 3. 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'éloigne 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 mâle-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.
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; 51 a, 51 b 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 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.
Un tel ensemble d'inducteurs polyphasés "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 à palier intermédiaire selon l'invention 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.
A titre d'exemple non limitatif, pour la coulée de brames extra-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 4, 5, et 6, 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 boitiers 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 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 maitrisé 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 4a, 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 5a, 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 6a, 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.
Il 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

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 pour assurer la liaison électrique dudit équipement de brassage électromagnétique à une alimentation électrique externe,
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),
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, 12),
et en ce que lesdits deux inducteurs linéaires sont de type polyphasé (40, 50), électriquement indépendants l'un de l'autre et aptes chacun à générer un champ magnétique glissant indépendamment de l'autre.
Rouleau brasseur divisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le palier à roulements intermédiaire (10) est situé au milieu de la longueur dudit rouleau.
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 la revendication 1.
Machine de coulée continue de brames métalliques selon la revendication 3, 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).