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"Appareil de manutention automatique d'un tube de coulée."
La présente invention a pour objet un appareil de manutention pour la pose, le renouvellement et l'entretien automatique d'un tube ou busette de coulée qui, d'une part, est destinée à être associée verticalement au fond d'un récipient sidérurgique obturable, en particulier répartiteur ou poche de coulée continue pour brames, billettes, blooms et, d'autre part, a une longueur supérieure à la distance séparant ledit récipient du moule ou lingotière dans lequel le métal en fusion est coulé et ce, sans modification de cette distance notamment par relèvement du récipient sidérurgique.
On sait que les tubes de coulée conduisant le métal en fusion du répartiteur ou de la poche de coulée continue dans un moule ou une lingotière sont soumis à des contraintes telles que leur durée d'utilisation est très courte, ce qui, d'une part, limite le temps de coulée et risque de perturber cette dernière et, d'autre part, nécessite des remplacements fréquents qui doivent s'effectuer, vu les espaces disponibles à l'endroit de coulée et les températures qui y règnent, dans des conditions extrêmement difficiles.
Actuellement, ces remplacements de tubes de coulée s'effectuent manuellement, avec une assistance mécanique éventuelle, ce qui présente divers inconvénients, à savoir : présence de plusieurs opérateurs dont le travail est rendu pénible par le temps requis pour la préparation aux manoeuvres, par l'exiguité des lieux et par le poids des pièces à manipuler et ce, en zone où la température est élevée et qui est rendue particulièrement dangereuse par la proximité de l'acier en fusion ; obligation de relever le répartiteur afin de disposer d'un espace suffisant pour le dégagement et la pose des tubes de coulée ; risque
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sérieux d'endommager, par choc, les tubes au cours de leur manipulation.
Il est difficile de remédier à ces inconvénients en automatisant les opérations de changement de tubes de coulée à l'aide de robots traditionnels.
En effet, leur utilisation est exclue principalement du fait de la configuration de l'espace disponible pour la manoeuvre des tubes de coulée, mais aussi à cause des changements de position, en cours de coulée, du répartiteur et de son tube de coulée et des conditions extrêmes de température dans lesquelles lesdits robots devraient évoluer.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un appareil de manutention de construction compacte capable d'évoluer, avec précision et sans à-coup, dans des endroits exigus avec une charge élevée que représente un tube de coulée et ce, sans nécessiter le relevage du répartiteur de coulée pour le changement du tube de coulée.
Cet appareil, dont la longévité et la fiabilité sont assurées grâce au nombre réduit de ses éléments soumis aux températures élevées, offre l'avantage, d'une part, de pouvoir être commandé, à l'écart de la zone dangereuse, par un seul opérateur et, d'autre part, d'assurer une vitesse d'exécution telle que la coulée de l'acier n'est pas perturbée de façon sensible et que l'éventuelle présence de deux tubes de coulée dans le bain d'acier, qui peut nuire à la qualité de l'acier obtenu, est extrêmement réduite.
A cet effet, suivant l'invention, ledit appareil de manutention comprend un rail horizontal fixe par rapport au récipient précité et au moines -- ensemble de manutention, supporté par ce rail de manière à pouvoir être déplacé le long de ce dernier, comprenant un bras d'axe horizontal agencé pour, d'une part, pouvoir s'insérer, sur une partie de sa longueur, dans l'espace subsistant entre le récipient et le moule susdits pour atteindre le tube de coulée et, d'autre part, se mouvoir suivant au moins une direction verticale, ce bras portant, à son extrémité destinée à coopérer avec ledit tube de coulée, une pince dont
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au moins une des branches, qui sont agencées pour pouvoir prendre appui sur la surface latérale du tube pour enserrer ce dernier, est mobile,
des moyens étant agencés sur ledit bras pour entraîner la pince en rotation autour d'un axe horizontal parallèle à l'axe du bras ou confondu avec ce dernier, ledit appareil de manutention comprenant des moyens d'entraînement et de commande agencés pour déplacer, en synchronisme, l'ensemble susdit le long du rail, le bras suivant la direction verticale précitée ainsi que la pince autour de l'axe de rotation susdit afin, d'une part, de séparer le tube de coulée du récipient ou le fixer sur ce dernier en position sensiblement verticale et, d'autre part, soit dégager ledit tube de l'espace précité en le faisant passer de cette position verticale à une position sensiblement horizontale de dégagement, soit introduire ledit tube dans cet espace en le faisant passer d'une position d'introduction sensiblement horizontale à une position sensiblement verticale.
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'appareil suivant l'invention, le bras susdit est agencé de manière à se déplacer suivant la direction verticale susdite et suivant une direction parallèle à l'axe de rotation horizontal précité de la pince.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'appareil suivant l'invention, le bras susdit est agencé de manière à se déplacer suivant la direction verticale susdite, suivant une direction parallèle à l'axe de rotation horizontal précité de la pince et autour d'un axe de rotation, situé à proximité de son extrémité opposée à la pince précitée, qui est perpendiculaire à l'axe de rotation de cette pince.
D'autres détails de particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation particulières de l'appareil de manutention suivant l'invention.
La figure 1 est une vue schématique, en élévation,
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montrant l'appareil de manutention suivant l'invention qui est associé à un répartiteur et à un moule de coulée et qui comporte un ensemble de manutention unique.
La figure 2 est une vue schématique en perspective, de l'appareil représenté aux figures 1 et 2 qui met en évidence les mouvements qui peuvent être effectués par les divers éléments constituant l'appareil de manutention.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2 et montre une variante de l'appareil illustré à cette dernière.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 2 et illustre une autre variante dudit appareil représenté à la figure 2.
La figure 5 est une vue en élévation, avec brisures partielles, qui montre des détails de construction de l'appareil de manutention qui est représenté à la figure 4.
La figure 6 est une vue analogue à la figure 1 et montre un appareil de manutention pourvu de deux ensembles de manutention.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
L'appareil de manutention suivant l'invention et illustré aux dessins est destiné à la pose, au renouvellement et à l'entretien automatique d'un tube ou busette de coulée 1 qui est prévue pour être associée verticalement au fond 2 d'un récipient sidérurgique 3 obturable par une quenouille 4, tel que répartiteur ou poche de coulée continue pour brames, billettes, blooms, ce tube 1 ayant une longueur supérieure à la distance 5 séparant le récipient 3 du moule ou lingotière 6 dans lequel le métal en fusion est coulé, cette manutention s'effectuant sans modification de cette distance 5 notamment par relèvement du récipient sidérurgique 3.
Cet appareil comprend un rail horizontal 7 fixe par rapport au récipient 3 précité et de préférence fixé au support de ce dernier pour, d'une part, l'accompagner dans les mouvements éventuels et, d'autre part, éviter que les éléments de l'appareil soient soumis à de brusques écarts de température.
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Dans la forme de réalisation la plus simple de l'appareil, telle que représentée aux figures 1 et 2, celui-ci comprend un seul ensemble de manutention 8 qui est supporté par le rail 7 afin de pouvoir être déplacé le long de ce dernier suivant une direction horizontale 9.
Cet ensemble 8 comprend un bras 10, d'axe horizontal 14 agencé pour, d'une part, pouvoir s'insérer sur une partie de sa longueur, dans l'espace 15 subsistant entre le récipient 3 et le moule 6 pour atteindre le tube de coulée 1 et, d'autre part, se mouvoir suivant une direction verticale 11. Ce bras 10 porte, à son extrémité 12 destinée à coopérer avec ledit tube de coulée 1. une pince 13 dont au moins une des branches 13'et 13'', qui sont agencées pour pouvoir prendre appui sur la surface latérale du tube 1 pour enserrer ce dernier, est mobile.
Des moyens de guidage 16 sont agencés sur ce bras pour que la pince 13 puisse être entraînée en rotation autour d'un axe horizontal confondu avec l'axe 14 du bras, ledit appareil de manutention comprenant des moyens d'entraînement et de commande 17 qui seront décrits ci-après et qui sont agencés pour ouvrir et fermer la pince 13 et pour déplacer, en synchronisme, l'ensemble 8 le long du rail 7, le bras 10 suivant la direction verticale 11 ainsi que la pince 13 autour de l'axe de rotation 14 pour, d'une part, séparer le tube de coulée 1 du fond 2 du récipient 3 ou le fixer sur ce dernier en position sensiblement verticale et, d'autre part, soit dégager ledit tube 1 de l'espace 15 précité en le faisant passer de cette position verticale à une position sensiblement horizontale de dégagement,
soit introduire ledit tube 1 dans cet espace 15 en le faisant passer d'une position d'introduction sensiblement horizontale à une position sensiblement verticale de pose. Ces divers positions du tube 1, ainsi que des positions intermédiaires de celui-ci sont représentées en traits pleins et en traits interrompus à la figure 1.
Pour assurer une grande rigidité et une grande résistance à l'ensemble de manutention 8, le bras 10 susdit est avantageusement fixé, au voisinage de son extrémité 18 opposée à la pince 13 précitée, sur un montant vertical 19 associé au rail 7
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par l'intermédiaire d'un chariot 20 agencé, d'une part, pour pouvoir se déplacer le long dudit rail et, d'autre part, guider le montant 19 pour qu'il puisse se déplacer suivant la direction verticale 11 précitée.
L'appareil suivant l'invention peut indifféremment être utilisé en combinaison avec un répartiteur de coulée 3 muni ou non d'un dispositif de chargement connu en soi qui permet la présence d'un tube de coulée de réserve, qui est destiné à être mis en place sur le répartiteur par ledit dispositif lorsque le tube en service est évacué en vue de son remplacement (dispositif décrit notamment dans le brevet belge n 901.564).
L'appareil de manutention illustré aux figures 1 et 2 fonctionne de la manière exposée ci-après.
Lorsque le répartiteur de coulée 3 est dépourvu d'un dispositif de chargement et que l'on désire remplacer le tube de coulée 1 en service par un tube neuf, le bras 10 est amené, par déplacement du chariot 20 sur le rail 7, de sa position de repos B avec la pince 13 ouverte, à la position A où la pince se referme pour enserrer le tube de coulée 1. Dans cette position A, le montant 19 coulisse sur le chariot 20 suivant la direction verticale 11 susdite pour dégager le tube 1 du fond 2 du répartiteur 3. Lorsque le tube est dégagé, le mouvement du montant 19 est interrompu et le chariot 20 est entraîné sur le rail 7 vers la position C tandis que la pince est entraînée en rotation, autour de l'axe 14, pour faire passer progressivement le tube 1 de sa position verticale à sa position horizontale de dégagement qu'il atteint en C.
Dans cette dernière position, le chariot 20 s'immobilise sur le rail et la pince 13 est ouverte pour le dégagement du tube de coulée usé. Pour la pose d'un tube 1 neuf, on peut soit procéder de la manière suivante : charger le nouveau tube dans la pince en C et faire subir à ce tube un trajet inverse à celui décrit ci-dessus pour l'amener en position sur le fond 2 du répartiteur 3, soit de la manière suivante :
ramener le bras 10, pince ouverte, en B et charger le nouveau tube 1 en position horizontale, déplacer le chariot 20 de B en A, en même temps que
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la pince 13 tourne autour de l'axe 14, pour faire passer progressivement ce nouveau tube 1 de sa position horizontale initiale à une position verticale atteinte en A, immobiliser le chariot 20 sur la rail 7 et faire coulisser verticalement le montant 19 sur ledit chariot pour associer le nouveau tube 1 au fond 2 du répartiteur 3. C'est ce mode de fonctionnement qui est illustré, à la figure 1, et l'une ou l'autre variante sera choisie en fonction de la configuration des lieux.
Quand le répartiteur de coulée 3 est muni d'un dispositif de chargement (situation non illustrée aux dessins), le nouveau tube de coulée est amené, de la même manière qu'énoncée ci-dessus, en réserve dans le dispositif de chargement alors que le tube 1 à remplacer est toujours en service. Ce dispositif de chargement effectue alors le remplacement du tube en service qui est usé par le tube neuf et le bras 10 est alors amené en position pour que la pince 13 dégage et évacue le tube usé, à la place duquel un nouveau tube 1 de réserve peut être disposé.
En ce qui concerne l'entretien d'un tube de coulée 1 en service, on peut procéder de deux manières différentes, à savoir : soit dégager le tube à entretenir, de la même manière qu'un tube usé, le remplacer par un tube neuf, procéder à son entretien et l'utiliser ensuite comme un tube neuf ; soit dégager le tube à entretenir, l'amener en position horizontale de dégagement, procéder à son entretien lorsqu'il est maintenu par la pince 13 et le replacer ensuite en position verticale de fonctionnement.
L'appareil de manutention illustré à la figure 3 offre une plus grande souplesse de fonctionnement que l'appareil décrit ci-dessus tout en assurant, à la pince 13, un plus grand champ de manoeuvre. Pour ce faire, le bras 10 précité est agencé de manière à se déplacer suivant le direction verticale 11 susdite ainsi que suivant une direction 21 qui est parallèle à l'axe de rotation horizontal 14 précité de la pince 13.
L'extrémité 18 du bras opposé à la pince 13 est fixée sur un coulisseau 22 associé à une glissière horizontale 23 qui s'étend suivant une
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direction perpendiculaire au rail 7 précité et dans laquelle ledit coulisseau 22 peut se déplacer suivant la direction 21 précitée qui est parallèle à l'axe de rotation 14, cette glissière 23 étant fixée à un montant vertical 19 associé au rail 7 par l'intermédiaire d'un chariot 20 agencé, d'une part, pour pouvoir se déplacer le long dudit rail 7 et, d'autre part, guider le montant 19 pour qu'il puisse se déplacer suivant la direction verticale 11 précitée,
les moyens d'entraînement et de commande 17 susdits étant agencés pour déplacer le coulisseau 22 dans la glissière 23 conjointement aux mouvements décrits ci-dessus dans le cas de l'appareil de manutention illustré aux figures 1 et 2.
Le fonctionnement de cet appareil est semblable au fonctionnement de l'appareil montré aux figures 1 et 2, à la différence près que les mouvements de la pince 13 par rapport au répartiteur de coulée s'effectue suivant les trois directions 9, 11 et 21 plutôt que suivant les deux directions 9 et 11.
L'appareil de manutention suivant l'invention et illustré à la figure 4 offre, outre une très grande souplesse de fonctionnement, la possibilité de charger un nouveau tube dans la pince 13 et de décharger un tube usé de celle-ci totalement à l'écart du moule 6 et du répartiteur 3, c'est-à-dire en dehors de la zone dangereuse pour la manipulation. Dans ce cas, le bras 10 susdit est agencé de manière à se déplacer suivant la direction verticale 11 susdite, suivant une direction 21 parallèle à l'axe de rotation horizontal 14 de la pince 13 ainsi qu'autour d'une axe de rotation 24, situé à proximité de l'extrémité 18 du bras qui est opposée à pince 13 précitée, qui est perpendiculaire à l'axe de rotation 14 de cette pince.
L'extrémité 18 du bras 10 opposée à la pince 13 est alors fixée sur un coulisseau 22, par l'intermédiaire d'un tourillon 25 dont l'axe 24 est perpendiculaire à l'axe de rotation 14 de la pince. Ce coulisseau 22 est monté sur une glissière horizontale 23 qui s'étend suivant une direction perpendiculaire au rail 7 précité et dans laquelle ledit coulisseau peut se déplacer suivant la direction 21 qui est parallèle à l'axe de
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rotation 14.
Cette glissière 23 est fixée à un montant vertical 19 associé au rail 7, par l'intermédiaire d'un chariot 20 agencé, d'une part, pour pouvoir se déplacer le long dudit rail et, d'autre part, guider le montant 19 pour qu'il puisse se déplacer suivant la direction verticale 11 précitée, les moyens d'entraînement et de commande 17 susdits étant agencés pour faire tourner le bras 10 autour de l'axe 24 du tourillon susdit et pour déplacer le coulisseau 22 portant le tourillon 25 dans la glissière 23 précitée conjointement aux mouvements suivant les directions 9, 11 et 21 précitées.
L'appareil de manutention, suivant l'invention et illustré à la figure 6, comprend deux ensembles de manutention 8 supportés par un même rail de guidage 7. Ces ensembles sont montés sur ce dernier de manière à être situés et à évoluer de part et d'autre du récipient sidérurgique 3. Les moyens d'entraînement et de commande 17 de ces ensembles 8 sont agencés pour que ces derniers évoluent simultanément et en synchronisme de manière à ce qu'un des ensembles sépare le tube de coulée 1 à remplacer et le dégage de l'espace 15 précité pendant que l'autre ensemble introduit un nouveau tube de coulée 1 pour le disposer sur ledit récipient 3.
Cet appareil permet donc de procéder à un changement de tubes dans un laps de temps extrêmement court, ce qui permet de réduire au minimum les risques de perturbation de la coulée et de là, les risques d'altérer la qualité de l'acier obtenu.
Dans cette dernière forme de réalisation de l'appareil et compte tenu du fait que le changement et le déchargement des tubes 1 s'effectuent en dehors de la zone dangereuse, la bras 10 d'au moins l'ensemble 8 qui procède au chargement des tubes neufs est avantageusement pourvu de moyens de détection de présence et/ou de position d'un tube (moyens connus tels que détecteur laser) qui permettent d'automatiser complètement les opérations effectuées par l'appareil à partir d'un boîtier de commande, non représenté, situé à l'écart de ladite zone dangereuse et suivant des séquences prédéterminées.
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Pour des questions de fiabilité, de précision et de robustesse de l'appareil suivant l'invention, les moyens de commande et d'entraînement 17 assurant les mouvements de translation des éléments du ou des ensembles 8, suivant les directions 9, 11 et 21 sont constitués par des systèmes à pignons 28 et chaînes 27, entraînés par des moteurs électriques 29 (voir figure 5).
Les mouvements de rotation suivant les axes 14 et 24 sont également provoqués par des moteurs électriques 29, tandis que l'ouverture et la fermeture de la pince 13 sont assurées respectivement par un électro-aimant 30 et un ressort 31.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet.