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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION formée par
Karl-Heinz Bitter pour : "Dispositif de façonnage d'objets réfractaires ou de revêtements réfractaires d'enceintes métallurgiques"
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"Dispositif de façonnage d'objets réfractaires ou de re- vêtements réfractaires d'enceintes métallurgiques"
La présente invention est relative à un dispositif de façonnage d'objets réfractaires ou de revêtements réfractaires d'enceintes métallurgiques en forme de cuve, gouttières ou troncs de cône, avec une partie de moule ou de paroi stationnaire et un gabarit à vibrations faisant face à cette première partie à une distance correspondant à l'épaisseur de la paroi, tout en formant l'autre partie de moule,
sous la configuration d'une construction en tôle présentant des nervures de renforcement et qu'attaquent des vibrateurs.
Des gabarits à vibrations pour des masses réfractaires pouvant être déversées ou coulées afin de revêtir des enceintes métallurgiques sont mis en oeuvre depuis de nombreuses années dans les aciéries et les fonderies d'acier. Ils servent par exemple à façonner le revêtement permanent et/ou d'usure d'une cuve d'attente, d'une poche de coulée, etc. Le gabarit à vibrations possède par lui-même une forme de cuve ou autre forme correspondante et correspond par sa configuration extérieure à la configuration interne du revêtement ou garnissage ultérieur. Il est agencé à l'intérieur de la cuve d'attente ou autre enceinte et présente un écartement vis-à-vis de son enveloppe ou du revêtement permanent,
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qui correspond à l'épaisseur de paroi ultérieure du revêtement ou garnissage réfractaire.
L'espace intermédiaire est rempli d'une masse réfractaire, après quoi les vibrations du gabarit à vibrations assurent la condensation ou le serrage nécessaire.
Les gabarits à vibrations mis en oeuvre antérieurement sont des gabarits en tôle à paroi mince (épaisseur jusqu'à 5 mm) avec les raidissements ou renforcements nécessaires pour assurer la stabilité de forme. Des gabarits de construction légère de ce genre ne conviennent pas pour le serrage ou la condensation de masses réfractaires qui requièrent une transmission d'énergie particulièrement élevée lors des vibrations.
Il s'agit des masses réfractaires thixotropes qui subissent à cause d'additions appropriées, une réduction de viscosité sous l'action de l'énergie mécanique et remplissent de la sorte le moule sans qu'une forte humidification de la masse soit requise pour parvenir à la mobilité nécessaire de celle-ci.
L'invention a pour base le problème d'offrir un dispositif du genre défini précédemment, avec lequel des niveaux d'énergie plus élevés peuvent être transmis à la masse réfractaire se trouvant dans l'espace libre du moule.
Ce problème est résolu suivant l'invention grace aux caractéristiques définies dans la revendication 1.
L'épaisseur de paroi indiquée d'au moins 25 mm, qui devrait même se situer de préférence dans une plage de 30 à 40 mm, dépasse de loin la valeur qui serait nécessaire avec les dimensions des enceintes métallurgiques
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envisagées-une cuve d'attente a une longueur de quelques mètres-pour parvenir à une simple stabilité de forme. Le but de l'épaisseur de paroi élevée consiste à éviter sous l'action des vibrations, des déformations des parois du gabarit à vibrations en soi, de telle sorte qu'une partie aussi élevée que possible de l'énergie de vibrations appliquée soit transmise sans déformation propre du gabarit à vibrations ou destruction d'énergie à l'intérieur de ce dernier proprement dit, à la masse réfractaire limitrophe.
Le gabarit n'est en outre pas relié par une fixation de pièce, d'un système de vissage ou des soudures à la partie de moule ou de paroi stationnaire, par exemple à la cuve d'attente, mais en est au contraire découplé du point de vue des oscillations. Le gabarit à vibrations doit être maintenu, d'une part, par rapport à son poids et, d'autre part, par rapport à l'effet ascencionnel de la masse réfractaire non encore solidifiée, c'est-à-dire suivant des directions mutuellement opposées.
Avec la liaison rigide habituellement prévue dans ce but du gabarit à vibrations avec la partie de moule ou de paroi stationnaire, les oscillations du gabarit à vibrations étaient retransmises pour une large partie directement dans la partie de moule ou de paroi stationnaire et n'avaient donc pas d'effet dans la masse réfractaire se trouvant entre ces éléments.
Les vibrateurs utilisés doivent finalement être ajustables en fréquence, afin qu'ils puissent être adaptés à la fréquence propre ou à la fréquence de résonance du gabarit à vibrations et exciter celui-ci en des oscillations optimums.
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Le soutien du gabarit à vibrations par rapport à la partie de moule ou de paroi stationnaire avec un découplage en oscillation simultané a lieu de la manière la plus utile de la façon définie dans la revendication 2 ci-après.
Bien que la grande épaisseur de paroi du gabarit à vibrations offre une importante solidité en configuration à l'encontre de déformations propres sous l'action des vibrations, il est à conseiller suivant la revendication 3 ci-après, de ne pas effectuer le raccordement des vibrateurs par de simples entretoises disposées perpendiculairement sur les parois du gabarit à vibrations, mais au contraire d'élargir la zone de transmission des oscillations par des constructions à gousset appropriées.
Comme vibrateurs ajustables en fréquence, on envisage suivant la revendication 4, des vibrateurs à balourd qui sont utilement entraînés par de l'air comprimé.
La revendication 5 ci-après définit une forme de réalisation particulière telle qu'elle se présente pour le revêtement ou le garnissage de cuves d'attente.
Dans la construction indiquée, les vibrateurs sont agencés au"centre"du gabarit à vibrations, de telle sorte que l'énergie oscillatoire a approximativerent le même parcours vers tous les côtés.
La mise en place des vibrateurs peut alors avoir lieu de la manière indiquée dans la revendication 6 ciaprès.
Une réalisation constructive à envisager en pratique pour le revêtement ou le garnissage de cuves d'attente et enceintes métallurgiques analogues fait l'objet
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de la revendication 7.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en élévation d'une cuve d'attente avec un gabarit à vibrations mis en place, à partir du haut.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, à plus grande échelle.
La cuve de préparation ou d'attente désignée dans son ensemble par la référence 10 aux figures 1 et 2 a la forme d'une cuve allongée rectangulaire en plan, avec un fond 1, des parois latérales mutuellement opposées 2,3 et des parois frontales 4,5 mutuellement opposées aux extrémités. Le bord supérieur lorsque la cuve d'attente repose sur le sol, présente un rebord s'étendant horizontalement 6, qui sert au raidissement à l'encontre de la pression ferrostatique et fait saillie vers l'intérieur, pour recouvrir partiellement l'espace intermédiaire 7 et maintenir le revêtement ou garnissage réfractaire dans la cuve d'attente 10, lorsque cette dernière est basculée pour évacuer le mouton et les scories. La cuve d'attente 10 est assemblée par soudage à partir de tôle.
Dans la cuve d'attente, en cours d'exploitation, on déverse au-dessus à partir d'une poche, de l'acier liquide qui est évacué à partir d'une sortie de fond non représentée, dans la lingotière d'une installa-
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tion de coulée en barres.
Pour la protection contre le produit en fusion, les parois 1,2, 3,4, 5 sont dotées intérieurement d'un revêtement ou garnissage réfractaire. Ce revêtement est façonné dans la cuve d'attente 10 à partir d'un matériau réfractaire pouvant être déversé ou amené à s'écouler, à l'aide du gabarit à vibrations désigné dans son ensemble par la référence 20. Le gabarit à vibrations est adapté dans sa configuration extérieure à la configuration interne de la cuve d'attente 10 et présente par conséquent un fond 11, des parois latérales mutuellement opposées 12,13 ainsi que des parois frontales 14,15.
Il forme une sorte de capot fermé qui pénètre à partir du haut dans la cuve d'attente 10 et laisse un espace d'écartement uniforme 7 qui est rempli avec la masse réfractaire qui est alors condensée ou comprimée par les vibrations du gabarit 20 en un revêtement compact et dense.
La réalisation détaillée du gabarit à vibrations ressort de la figure 3. Il est construit de façon exceptionnellement rigide en forme. Les parois 11, 12, 13,14, 15 sont faites de tôle d'acier avec une épaisseur d'environ 40 mm. Aux coins inférieurs, des tubes à forte paroi 16 sont agencés de manière à s'étendre dans le sens longitudinal. Entre les parois latérales 12,13 s'étendent des organes transversaux 17, d'une paroi à l'autre et qui sont reliés par une construction à goussets 18 à la paroi concernée 12 ou 13. Aux organes transversaux sont suspendus des vibrateurs à balourd 8, entraînés par de l'air comprimé.
La raideur particulière de la construction a'pour conséquence que les oscil-
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lations engendrées mettent le gabarit à vibrations 20 en vibration dans son ensemble et que ce gabarit ne subit aucune déformation propre à cause des oscillations. De la sorte, une proportion particulièrement élevée de l'énergie d'oscillation des vibrateurs 8 est transmise à la masse réfractaire située dans l'intervalle 7.
Le gabarit à vibrations 20 est suspendu à des poutrelles transversales 21, qui chevauchent la cuve d'attente 10 et reposent par l'intermédiaire d'amortisseurs d'oscillation 22 sur le bord périphérique 6. On envisage comme amortisseurs d'oscillation, des amortisseurs qui sont disponibles commercialement pour la suspension de machines oscillantes. Des amortisseurs d'oscillation 22 dans lesquels l'amortissement a lieu par l'intermédiaire de coussins de laine d'acier sont particulièrement avantageux.
Ces amortisseurs d'oscillation possèdent une bonne capacité d'amortissement et permettent cependant de transmettre des forces importantes dans les deux directions sans déplacement appréciable ; le gabarit à vibrations 20 doit en effet être maintenu dans une direction à l'encontre de son entraînement et dans l'autre, lors du remplissage de l'intervalle 7 avec la masse réfractaire susceptible de déversement et après cette opération, à l'encontre de son effet ascencionnel.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.