CA1226436A - Dispositif de trou de coulee pour fours ou recipients metallurgiques - Google Patents

Dispositif de trou de coulee pour fours ou recipients metallurgiques

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CA1226436A CA000444541A CA444541A CA1226436A CA 1226436 A CA1226436 A CA 1226436A CA 000444541 A CA000444541 A CA 000444541A CA 444541 A CA444541 A CA 444541A CA 1226436 A CA1226436 A CA 1226436A
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de trou de coulée pour fours ou récipients métallurgiques présentant une ouverture variable réalisée à l'aide de deux cylindres à axes parallèles et mobiles autour de leurs axes respectifs, ayant une ligne de contact commune, un des cylindres au moins comportant une rainure s'étendant le long d'une partie de sa circonférence. Le dispositif de trou de coulée selon l'invention est caractérisé en ce que les deux cylindres sont montés de manière flottante. Le dispositif selon l'invention n'exige pas de tolérances géométriques strictes et ne nécessite pas de cylindres ayant des dimensions géométriques identiques.

Description

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.

Claims (12)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué sont définies comme il suit:-
1. Dispositif de trou de coulée pour fours ou réci-pients métallurgiques présentant une ouverture variable réa-lisée à l'aide de deux cylindres à axes parallèles et mobiles autour de leurs axes respectifs, ayant une ligne de contact commune, un des cylindres au moins comportant une rainure s'étendant le long d'une partie de sa circonférence, carac-térisé en ce que les deux cylindres sont montés de manière flottante.
2. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage flottant est réalisé à
l'aide de deux sortes de dispositif, les premiers ayant un rôle de serrage, les deuxièmes ayant en plus un rôle d'étan-chéisation et de guidage du métal liquide.
3. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il y a deux dispositifs de serrage constitués chacun par un patin monté de manière mobile et sur lequel s'exerce une force de serrage due à un ressort.
4. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plan dans lequel se trouve la résultante des forces appliquées par un patin à un cylindre forme avec le plan passant par les axes des cylindres un angle compris entre 30 et 60 degrés.
5. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle est d'environ 50 degrés.
6. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il y a deux dispositifs servant au serrage, à l'étanchéisation et au guidage du métal liquide, constitués chacun par un bloc réfractaire présentant deux évidements cylindriques dans lesquels viennent se loger les cylindres et un trou qui aboutit à la/aux rainures dans le/les cylindres lorsque ceux-ci sont en position de coulée.
7. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 6, caractérisé en ce que les évidements sont sur toute leur surface en contact avec les cylindres.
8. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins un bloc réfractaire est soumis à une force de serrage due à des ressorts qui le poussent sensiblement vers les axes des cylindres.
9. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 5, caractérisé en ce que les côtés latéraux des blocs réfrac-taires et les bases des cylindres s'appuient contre des plaques en matière réfractaire.
10. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins une des plaques est serrée contre les blocs réfractaires et les bases des cylindres sous l'action de ressorts.
11. Dispositif de trou de coulée selon les revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'entre les blocs réfractaires et les plaques se trouvent des couches compressibles.
12. Dispositif de trou de coulée selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux cylindres, les deux plaques en matière réfractaire et les deux blocs réfractaires ont respectivement des dimensions sensiblement identiques.
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