La présente invention concerne un dispositif de trou de coulée destiné essentiellement à la coulée de métaux il-guides, lequel dispositif présente une ouverture variable, en vue de démarrer, d'arr~ter et de régler le débit du métal lors de la coulée.
Les dispositifs de trou de coulée connus dans l'industrie métallurgique comprennent essentiellement les systèmes classiques d'obturation à quenouille ou à tiroir.
Le principe de ces systèmes consiste en ce que l'on agrandit ou rétrécit la section d'un orifice, en enlevant ou en amenant graduellement un objet, par exemple un bouchon ou une plaque, entre l'orifice et le métal à couler. Comme la géométrie du jet de coulée est nécessairement affectée par les changements de la géométrie de l'orifice qui interviennent suivant ce principe, ces systèmes ne travaillent bien qu'en position ou-verte ou fermée. Pour des ouvertures intermédiaires, les jets sont fortement dispersés ce qui entrave la qualité de la coulée. Il est donc utile de proposer des dispositifs de trou de coulée plus performants.
Dans son brevet luxembourgeois Jo. 83.734, la Demanderesse a proposé un dispositif de trou de coulée permet-tant le démarrage, le réglage précis du débit et l'arrêt de la coulée de matières non-métalliques en fusion, en assurant à
tout moment des conditions géométriques identiques la sortie du trou de coulée. Ce dispositif, qui est en principe également applicable à la coulée de métaux liquides, prévoit que deux cylindres à axes parallèles et mobiles autour de leurs axes respectifs, ont une ligne de contact commune. Au moins l'un des cylindres comporte une rainure qui s'étend sur une portion de la circonférence du cylindre. Cette rainure est orientée perpendiculairement à l'axe et présente un profil et notamment - ~Z'Z6436 une profondeur qui varie de manière à passer par un maximum.
En superposant deux cylindres munis de rainures de manière à
ce que l'ouverture circonscrite par les profils des rainures soit symétrique, on crée un système permettant d'aboutir, par rotation des cylindres en contresens l'un par rapport à
l'autre, à une variation de la section d'ouverture, tout en préservant une section émétique à la section initiale.
L'avantage du dispositif décrit réside principalement dans le fait qu'il permet de varier de lagon continue lover là ivre du trou de coulée et de procéder à des ajustements precisdu débit coulé. Suivant la configuration des rainures, on peut obtenir une ouverture de n'importe quelle forme géométrie que. Ainsi des rainures en forme pseudo-elliptique donnent une ouverture parfaitement circulaire En môme temps, l'axe de l'orifice ne se déplace pas.
Toutefois, lorsqu'on veut adapter les principes décrits dans le brevet luxembourgeois Jo. 83.734 à la coulée de métaux liquides, on est confronté à des problèmes de matériaux en provenance de la nature du liquide et de la température élevée (quelques QUE) que le dispositif doit pouvoir localement supporter. Tout d'abord, la technologie actuelle ne permet pas de réaliser bas prix des cylindres en matière réfractaire ayant des dimensions identiques et dont les surfaces s'inscrivent parfaitement dans un cercle. Le métal est susceptible de se figer dans des interstices, qu'il est, par suite de l'usinabilité réduite des matériaux ré frac-laines, impossible d'éviter. fiant donné les variations ténor-mes de température en jeu, les dilatations des pièces ne peu-vent plus être négligées pour un dispositif de la taille considérée ici.
`- lZ~6436 Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif fonctionnant suivant le principe connu, et où les éléments mécaniques qui viennent directement en contact avec le métal liquide sont exécutés en des matériaux réfractaires éventuellement recouverts d'une couche réfractaire à haute résistance contre l'abrasion et sont arrangés les uns vis-à-vis des autres de manière à ce que toute irrégularité géométrique existante ou créée au cours de la marche de l'installation est automatiquement compensée en vue de préserver à tout moment l'étanchéité.
Ce but est atteint par le dispositif suivant l'inven-lion dans lequel les deux cylindres sont montés de manière flottante.
L'avantage principal du dispositif selon l'invention réside dans le fait qu'on n'est plus forcé ni d'exiger des tolérances géométriques strictes, et donc chères, ni d'utiliser des cylindres ayant des dimensions géométriques identiques. De plus, le démontage et le remontage de l'ensemble du dispositif est rapide. D'un autre côté, ensemble étant logé dans un caisson étanche, l'invention permet d'éviter tout contact du métal liquide avec l'air jusqu'à la sortie du trou de coulée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après d'un mode de réalisation préféré de l'invention, fait en référence aux dessins ci-joints, dans lesquels:
- la fig. 1 montre une vue schématique de dessus d'un dispositif de trou de coulée selon l'invention, - la fig. 2 est une coupe selon la ligne II-II de la fig. l; et - la fig. 3 est une vue éclatée de certaines pièces en matière réfractaire.
~'~Z6436 En fig. 1, on distingue les cylindres 1 et 2 munis respectivement des rainures 3,3' et 4,4'. Les cylindres sont réalisés en matière réfractaire, recouverte éventuellement d'une mince couche en un matériau destiné à augmenter la résistance à l'abrasion. fiant donné les problèmes rencontrés dans l'usinage des matières réfractaires et par suite de diffi-cuités dans la fabrication de cylindres parfaitement égaux, ceux-ci sont montés flottants dans le caisson 5. Le montage flottant est obtenu essentiellement à l'aide de deux sortes de dispositifs ayant des fonctions distinctes:
- Les premiers ont uniquement une fonction de serrage et leur surface de contact avec le cylindre est réduite.
Ils sont constitués par un patin 6 en matériau réfractaire, qui s'étend sur une hauteur suffisante de la surface des cylindres 1 ou 2, lequel patin peut se déplacer dans un évidement 7 du bottier 5. Les forces exercées par les patins 6 sur les cylindres 1,2 peuvent être réglées par un choix judicieux des ressorts 8, par vissage ou dévissage des manu cons 9 ou par tout autre moyen approprié (par exemple ronde-les Belleville). Le plan, dans lequel se trouve la résultante des forces appliquées par un patin 6 à un cylindre, forme avec le plan passant par les axes des cylindres 1 et 2 un angle A
compris entre 30 et 60 degrés. Cet angle A vaut de préférence environ 50 degrés.
- Les seconds ont, à côté de leur fonction de serrage, également un rôle de guidage du métal liquide et d'étanchéisation. Ils sont essentiellement constitués par deux blocs réfractaires 12,13 possédant chacun deux évidements cylindriques 14,15 ou 16,17 dans lesquels les cylindres 1 et 2 viennent se loger. Les évidements sont de préférence sur toute leur surface en contact avec les cylindres.
~Z26436 Lorsque les cylindres ont un diamètre légèrement inférieur à celui représenté sur la figure 1, les patins 6 tendent à déplacer les cylindres de façon à assurer leur contact avec les évidements près du trou de coulée 20. Pour limiter le frottement entre les blocs 12,13 et les cylindres 1,2 et pour parfaire l'étanchéité, il est pré w d'appliquer (à l'exception des évidements 3,3' et 4,4') une pâte lubri-liante, par exemple, à base de graphite, sur les cylindres 1,2 avant montage dans le caisson 5. Un coulis réfractaire, injecté dans les fentes 18 et 19 lors du montage, évite un écoulement transversal du métal le long de ces fentes lors de la coulée. Ces fentes proviennent du fait qu'il n'est pas aisé d'usiner les briques réfractaires 12,13, constituées par un matériau cassant, de manière à aboutir à des arêtes suffisamment pointues pour remplir complètement l'interstice entre les deux cylindres. Le bloc 13s'appuie contre les ci-Londres 1,2 sous l'action de ressorts 30. Il convient de noter que le bloc 13 a surtout un rôle de guidage du métal et ne joue qu'un rôle secondaire dans le serrage des cylindres.
La force des ressorts est juste suffisante pour éviter une infiltration de métal le long des surfaces latérales des ci-Londres. Le bloc 12, situé côté récipient de métal liquide, est muni d'un trou 20 qui aboutit aux rainures 3,4 lorsque les cylindres sont en position de coulée. Pareillement, le bloc 13 qui avoisine le récipient comporte un trou 22.
Pour isoler thermique ment le bottier 5 et les câlin-dures 1 et 2, il est conseillé de prévoir une coquille 11, de préférence en fibres céramiques, sur la majorité des faces du bottier 5 en regard des cylindres. Cette coquille, qui pré-sente une faible compressibilité, est également apte à coma penser des variations de diamètre des cylindres.
lZ26436 En fig. 2, où est représentée une coupe à travers le dispositif de trou de coulée, on distingue une plaque en matériau réfractaire 23, posée dans le fond du bottier 5. La plaque 23 ainsi que le fond du boîtier 5 présentent deux trous à travers lesquels passent deux axes pour la mise en rotation des cylindres. Les embouts des axes ont une forme qui remplit un évidement 21 à section rectangulaire dans les cylindres 1 et 2. La rotation synchrone des cylindres, en contresens l'un par rapport à l'autre est assurée à l'aide de deux roues dentées 24. L'entrainement des roues peut cire assuré par un levier, un vérin ou un servo-moteur. Les cylindres, auxquels il est relativement aisé de donner une hauteur sensiblement identique, ont une des bases qui s'appuie sur la plaque 23. Ils sont tenus de l'autre côté par une deux nième plaque 25 en matériau réfractaire. Deux arbres à
cames 27, montés sur le bottier 5, appuient par l'intermé-diacre d'une plaque métallique 28 et de ressorts 26 sur la plaque 25. La force d'appui peut être facilement ajustée par un dimensionnement conséquent des cames et des ressorts 26. Des couches compressibles 29 compensent toute piffé-fonce entre les épaisseurs des briques 12,13 et les hauteurs des cylindres 1,2 et assurent l'étanchéité de l'ensemble.
Une couche en fibres réfractaires 31 assure une isolation thermique entre la plaque réfractaire 23 et la plaque arrière du bottier 32.
Il est bien évident qu'au lieu d'employer des car-touches à pas de vis pour ajuster la force appliquée aux cylindres par les patins 6, on peut utiliser également à cet effet des cames actionnées par des leviers, De même, au lieu d'employer des roues dentées 24, on peut choisir aussi des bielles actionnées par un vérin hydraulique ou électrique.
:~Z6~36 En fig. 3, on remarque les cylindres 1, 2 munis d'évidements 21 à section rectangulaire. Par suite de la présence de rainures 3,3' et 4,4' sur les côtés opposés de chaque cylindre, il est possible de commander le flux de métal liquide par l'intermédiaire des rainures 3' et 4' une fois que les rainures 3 et 4 ne présentent plus les carat rustiques requises. La section carrée des fentes 21 élimine tout risque d'erreur de raccordement au système d'entra~ne-ment. Les plaques 23 ou 25 peuvent cire montées de quatre façons différentes dans le bottier 5 et en plus elles peuvent être échangées entre elles. Pareillement, les blocs 12 et 13 peuvent être échangés. Toutes ces possibilités réduisent les frais de fonctionnement provoqués par l'usure. En outre, étant donné qu'il n'y a que trois sortes de pièces différentes en matériau réfractaire dont l'usure est prononcée, les frais de fabrication et de stockage sont réduits. The present invention relates to a hole device mainly intended for the metal casting il-guides, which device has a variable opening, to start, stop and adjust the metal flow during casting.
The tap hole devices known in the metallurgical industry basically include the classic stopper systems with distaff or drawer.
The principle of these systems is that we enlarge or narrows the section of an orifice, by removing or bringing gradually an object, for example a stopper or a plate, between the hole and the metal to be poured. Like the geometry of the casting jet is necessarily affected by the changes of the geometry of the orifice which intervene according to this In principle, these systems only work well in the open position.
green or closed. For intermediate openings, the jets are highly dispersed which hampers the quality of the casting. It is therefore useful to propose hole devices more efficient casting.
In his Luxembourg patent Jo. 83.734, the Applicant has proposed a tap hole device allowing both the start, the precise adjustment of the flow and the stop of the casting of non-metallic molten material, ensuring any time identical geometric conditions the output of the tap hole. This device, which is in principle also applicable to liquid metal casting, provides that two cylinders with parallel axes and movable around their axes respective, have a common contact line. At least one of cylinders has a groove which extends over a portion the circumference of the cylinder. This groove is oriented perpendicular to the axis and has a profile and in particular - ~ Z'Z6436 a depth which varies so as to pass through a maximum.
By superimposing two cylinders provided with grooves so as to what the opening circumscribed by the profiles of the grooves either symmetrical, we create a system allowing to succeed, by rotation of the cylinders in reverse one with respect to the other, to a variation of the opening section, while preserving an emetic section to the initial section.
The advantage of the device described mainly lies in that it allows you to vary from continuous lagoon to lover there drunk from the tap hole and make fine adjustments to the poured flow. Depending on the configuration of the grooves, we can get an opening of any geometry shape than. Thus pseudo-elliptical grooves give a perfectly circular opening At the same time, the axis of the orifice does not move.
However, when you want to adapt the principles described in the Luxembourg patent Jo. 83.734 at the casting of liquid metals, we are faced with problems of materials from the nature of the liquid and the high temperature (some QUE) that the device must to be able to support locally. First, the technology current does not allow to achieve low price cylinders in refractory material having identical dimensions and of which the surfaces fit perfectly in a circle. The metal is likely to congeal in interstices, that it is due to the reduced machinability of the refrac-wool, impossible to avoid. confident given the tenor variations temperature measurements involved, the expansions of the parts cannot no longer be overlooked for a device the size seen here.
`- lZ ~ 6436 The object of the present invention is to provide a device operating according to the known principle, and where the mechanical elements which come directly into contact with liquid metal are made of refractory materials possibly covered with a high refractory layer abrasion resistance and are arranged opposite each other from others so that any geometric irregularity existing or created during the installation process is automatically cleared to preserve at all times sealing.
This object is achieved by the device according to the invention.
lion in which the two cylinders are mounted so floating.
The main advantage of the device according to the invention lies in the fact that we are no longer forced or demanding strict, and therefore expensive, geometric tolerances, nor to use cylinders having identical geometric dimensions. Of plus, disassembly and reassembly of the entire device is fast. On the other hand, together being housed in a waterproof case, the invention avoids any contact of the liquid metal with air up to the exit of the tap hole.
Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the description below after a preferred embodiment of the invention, made in reference to the attached drawings, in which:
- fig. 1 shows a schematic top view of a tap hole device according to the invention, - fig. 2 is a section along line II-II of the fig. l; and - fig. 3 is an exploded view of certain parts in refractory material.
~ '~ Z6436 In fig. 1, there are cylinders 1 and 2 provided grooves 3.3 'and 4.4' respectively. The cylinders are made of refractory material, possibly covered a thin layer of a material intended to increase the abrasion resistance. confident given the problems encountered in the machining of refractory materials and as a result of diffi-cooked in the manufacture of perfectly equal cylinders, these are mounted floating in the housing 5. The mounting floating is obtained essentially using two kinds of devices with distinct functions:
- The former have only a function of tightening and their contact surface with the cylinder is reduced.
They consist of a pad 6 made of refractory material, which extends over a sufficient height from the surface of cylinders 1 or 2, which shoe can move in a recess 7 of the bootmaker 5. The forces exerted by the pads 6 on cylinders 1,2 can be adjusted by choice judicious springs 8, by screwing or unscrewing the manu cons 9 or by any other appropriate means (for example round-Belleville). The plane, in which is the result of the forces applied by a shoe 6 to a cylinder, forms with the plane passing through the axes of cylinders 1 and 2 an angle A
between 30 and 60 degrees. This angle A is preferably worth about 50 degrees.
- The second have, besides their function of clamping, also a role of guiding the liquid metal and sealing. They are essentially made up of two refractory blocks 12,13 each having two recesses cylindrical 14.15 or 16.17 in which cylinders 1 and 2 come to stay. The recesses are preferably on all their surface in contact with the cylinders.
~ Z26436 When the cylinders have a slightly diameter lower than that shown in Figure 1, the pads 6 tend to move the cylinders so as to ensure their contact with the recesses near the taphole 20. For limit the friction between the blocks 12,13 and the cylinders 1.2 and to complete the seal, it is pre w to apply (with the exception of the 3.3 'and 4.4' recesses) a lubricating paste binder, for example, based on graphite, on cylinders 1.2 before mounting in the casing 5. A refractory grout, injected into slots 18 and 19 during assembly, prevents transverse flow of the metal along these slots during of casting. These slots arise from the fact that it is not easy to machine refractory bricks 12,13, consisting by a brittle material, so as to lead to edges sharp enough to completely fill the gap between the two cylinders. Block 13 leans against the London 1,2 under the action of 30 springs.
note that block 13 mainly has a role in guiding metal and only plays a secondary role in the tightening of the cylinders.
The force of the springs is just sufficient to avoid a metal infiltration along the lateral surfaces of the London. Block 12, located on the liquid metal container side, is provided with a hole 20 which leads to the grooves 3,4 when the cylinders are in the casting position. Similarly, the block 13 which adjoins the container has a hole 22.
To thermally insulate the case 5 and hug them-hard 1 and 2, it is advisable to provide a shell 11, preferably in ceramic fibers, on the majority of the faces of the shoemaker 5 opposite the cylinders. This shell, which pre-feels low compressibility, is also suitable for coma think of variations in cylinder diameter.
lZ26436 In fig. 2, where a section through is shown the tap hole device, there is a plate made of refractory material 23, placed in the bottom of the case 5. The plate 23 and the bottom of the housing 5 have two holes through which two axes pass for setting cylinder rotation. The ends of the axes have a shape which fills a recess 21 of rectangular cross section in the cylinders 1 and 2. The synchronous rotation of the cylinders, in misinterpretation with respect to each other is ensured using of two toothed wheels 24. The wheel drive can wax provided by a lever, a jack or a servo motor. The cylinders, which are relatively easy to give substantially identical height, have one of the bases that builds on plate 23. They are held on the other side by a two nth plate 25 made of refractory material. Two trees at cams 27, mounted on the boot 5, press by means of deacon of a metal plate 28 and springs 26 on the plate 25. The support force can be easily adjusted by a consequent sizing of the cams and springs 26. Compressible layers 29 compensate for any piffe-darkens between the thicknesses of the bricks 12,13 and the heights cylinders 1,2 and seal the assembly.
A layer of refractory fibers 31 provides insulation thermal between the refractory plate 23 and the rear plate bootmaker 32.
It is quite obvious that instead of using threaded keys to adjust the force applied to the cylinders by the pads 6, one can also use for this effect of cams operated by levers, Similarly, at instead of using toothed wheels 24, one can also choose connecting rods actuated by a hydraulic or electric cylinder.
: ~ Z6 ~ 36 In fig. 3, we note the cylinders 1, 2 provided of recesses 21 with rectangular section. As a result of the 3.3 'and 4.4' grooves on opposite sides of each cylinder, it is possible to control the flow of liquid metal through grooves 3 'and 4' a once grooves 3 and 4 no longer have carat rustic required. The square section of the slots 21 eliminates any risk of connection error to the drive system ~ ne-is lying. The plates 23 or 25 can wax mounted four different ways in the case 5 and in addition they can be exchanged between them. Similarly, blocks 12 and 13 can be exchanged. All of these possibilities reduce the operating costs caused by wear. In addition, since there are only three different kinds of parts of refractory material whose wear is pronounced, the costs manufacturing and storage are reduced.