EP0064644B1

EP0064644B1 - Dispositif de centrage et de guidage d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve et perceuse pourvue d'un tel dispositif

Info

Publication number: EP0064644B1
Application number: EP82103437A
Authority: EP
Inventors: Pierre Mailliet
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1981-05-05
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1985-09-18
Also published as: ATE15696T1; EP0064644A1; ES511607A0; ES8306861A1; AU8326182A; LU83336A1; ZA822789B; AU552108B2; DE3266314D1; AR227821A1

Description

La présente invention concerne un dispositif de centrage et de guidage d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve conçu pour être monté sur l'extrémité avant de l'affût d'une machine de perçage du trou de coulée qui est équipée d'un dispositif de préhension de l'extrémité de la tige de perçage pouvant coulisser le long de l'affût de la machine. L'invention concerne également une machine de perçage d'un trou de coulée équipée d'un tel dispositif de centrage et de guidage et convenant pour un procédé selon lequel l'ouverture et la fermeture du trou de coulée comportent respectivement une opération d'extraction et une opération de remise en place de la tige de perçage qui est abandonnée dans le trou de coulée entre deux coulées successives.
Ce procédé, relativement récent pour ouvrir le trou de coulée moyennant une tige de perçage qui est abandonnée dans le trou de coulée entre deux coulées successives suscite un intérêt croissant aux dépens des procédés classiques consistant à forer les trous de coulée au moyen d'une mèche de forage. Pour plus de détails concernant ce procédé et ses avantages, ainsi que pour les équipements nécessaires, on pourra se référer au brevet LU-A-82 943.
Ce brevet explique également les problèmes liés à l'utilisation, pour la mise en oeuvre de ce nouveau procédé, de machines conçues pour les procédés de forage classiques ou à la conception de machines convenant pour la mise en oeuvre des deux procédés, soit du procédé classique, soit du procédé de perçage mentionné dans le préambule.
Ces problèmes résultent de la nécessité d'un alignement entre la tige de perçage et le dispositif de préhension de celle-ci, ainsi que de la nécessité « d'enfiler » les tiges de perçage à travers un dispositif de guidage et de support lors du mouvement d'approche de l'affût vers la position opérative.
Or, il y a deux facteurs à prendre en considération et qui font généralement que ces conditions ne sont pas remplies. En effet, il peut arriver que la tige de perçage après avoir été replacée dans le trou de coulée, dans la masse de bouchage non encore durcie se plie ou se courbe légèrement sous l'influence de la chaleur et de son poids, ce qui fait que son extrémité, qui doit être saisie par le dispositif de préhension de la machine de perçage, soit légèrement désaxée par rapport à l'axe du trou de coulée et l'axe de ce dispositif de préhension.
Un autre facteur à prendre en considération est celui du type de machines utilisé et plus particulièrement de la trajectoire d'approche de l'affût. En effet, pour que le dispositif ou la tête de guidage et de support se trouvant à l'avant de l'affût puisse être enfilé sur l'extrémité de la tige de perçage, il faut que la phase finale du mouvement d'approche de l'affût évolue sensiblement dans l'axe de la tige de perçage. Or, cette condition est rarement remplie pour une machine conçue pour un procédé de forage classique. En effet, bon nombre de ces machines sont conçues pour amener l'affût en position de travail moyennant un double mouvement dont la dernière phase nécessaire au positionnement final et exact en alignement sur le trou de coulée est toujours un mouvement sensiblement vertical parallèle à la paroi du four. Il est évident qu'un tel mouvement ne permet pas l'engagement de la tête de guidage à l'avant de l'affût dans l'extrémité sortante de la tige de perçage lorsque celle-ci est solidement ancrée dans la masse durcie du trou de coulée. Pour permettre cet engagement des foreuses classiques dans la tige de perçage, il fallait jusqu'à présent, à chaque opération, démonter cette plaque, amener l'affût de la foreuse dans la position voulue et remonter ensuite la plaque après l'avoir engagée sur la tige de perçage. Cette opération constitue non seulement une perte de temps, mais en plus, vu l'endroit, expose l'ouvrier qui l'exécute, à des risques d'accidents sérieux.
Le même problème existe pour les machines qui amènent l'affût en position opérative par une trajectoire composée d'un mouvement final d'approche et d'un mouvement final de descente. Même pour les machines dont la trajectoire de l'affût ne comporte pas, dans la phase finale, de composante perpendiculaire à l'axe de la tige de perçage, ce problème existe, car dans ces machines, l'affût pivote généralement autour d'un axe vertical ou légèrement incliné de sorte que l'extrémité de l'affût se rapproche tangentiellement de l'axe de la tige de perçage dans la phase finale du mouvement, ou revient vers cet axe après l'avoir coupé auparavant.
L'une des seules machines capables de déplacer l'extrémité avant de l'affût sensiblement dans l'axe du trou de coulée lors de la phase finale d'approche est proposée par la demande de brevet FR-A-2 427 568. Pour cette machine, les problèmes discutés ci-dessus ont été résolus grâce au brevet luxembourgeois précité qui propose une tête de guidage et de support fixée à l'avant de l'affût pour être enfilée sur la tige de perçage et assurer l'alignement entre celle-ci et le dispositif de préhension. Selon ce brevet, cette tête de guidage comporte une ouverture en forme d'entonnoir pour saisir l'extrémité de la tige de perçage et compenser le léger décalage pouvant encore exister, soit par suite de la trajectoire de l'affût, soit par suite d'une mauvaise orientation de la tige de perçage. Toutefois, l'objet de ce brevet n'a pas permis de résoudre les problèmes pour d'autres machines.
Par ailleurs, on connaît des dispositifs de guidage et de centrage du fleuret dans une foreuse au moyen de mâchoires pivotantes comme par exemple décrit dans les documents US-A-2789 789 et FR-A-1 264 949. Toutefois, ces documents ont trait à des machines dans lesquelles contrairement aux machines faisant l'objet de la présente invention l'affût ne subit pas un mouvement giratoire avant et après son opération de sorte que les problèmes discutés ci-dessus ne se posent pas. En outre, les mâchoires pivotantes ne servent pas à enfiler l'affût dans le fleuret, mais à la stabilisation et au guidage de celui-ci, notamment de la couronne du fleuret pour viser l'endroit à forer.
Le but de la présente invention est de résoudre les problèmes discutés ci-dessus pour tous les types de machines de perçage de trou de coulée au moyen d'un dispositif de centrage et de guidage simple et efficace conçu pour être fixé sur la partie avant de l'affût de ces machines de perçage.
Pour atteindre cet objectif, le dispositif proposé par l'invention est essentiellement caractérisé en ce que les mâchoires sont portées par des axes de rotation parallèles montés à l'extrémité avant de l'affût perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal de celui-ci et symétriquement de part et d'autre du prolongement de l'axe du dispositif de préhension et en ce.que le côté intérieur de chacune des mâchoires est conçu sous forme de rampe inclinée, la rampe de l'une des mâchoires se trouvant dans la partie supérieure de celle-ci étant orientée pour agir de haut en bas sur la tige de perçage, tandis que la rampe de l'autre mâchoire se trouve symétriquement dans la moitié inférieure de celle-ci et est orientée pour agir de bas en haut sur la tige de perçage.
La largeur des mâchoires sur le côté pourvu de la rampe inclinée est supérieure à la moitié de l'espacement de leurs axes de rotation, de sorte que ces mâchoires se recouvrent partiellement en position fermée.
Selon un premier mode de réalisation, les mâchoires sont conçues pour tourner en sens opposés. Pour éviter que les mâchoires se heurtent dans ce mode de réalisation, au moins une des mâchoires est coudée ou courbée.
Selon un deuxième mode de réalisation, les deux mâchoires sont conçues pour tourner dans' le même sens et sont orientées en sens opposés dans la position ouverte. Dans ce cas, les mâchoires peuvent être plates.
L'invention concerne également une machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve comprenant un dispositif de centrage et de guidage du genre décrit ci-dessus.
D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée de deux modes de réalisation avantageux, présentés ci-dessous à titre d'illustration, en référence aux figures annexées dans lesquelles :

la figure 1 montre schématiquement une vue latérale d'un type particulier de machine de perçage lors de la phase d'approche de l'affût vers la position opérative ;
la figure 2 montre une vue de la même machine en position opérative lors de l'opération d'extraction de la tige de perçage ;
la figure 3 montre une vue schématique en plan d'un premier mode de réalisation en position ouverte ;
la figure 4 montre une section suivant le plan de coupe IV-IV sur la figure 3 ;
les figures 5 et 6 montrent des vues correspondant respectivement à celles des figures 3 et 4 lorsque les mâchoires se trouvent dans une position intermédiaire ;
les figures 7 et 8 montrent des vues correspondantes lorsque les mâchoires sont en position complètement fermée ;
la figure 9 montre schématiquement une vue en plan d'un deuxième mode de réalisation lorsque les mâchoires se trouvent en position ouverte ;
la figure 10 montre une vue d'une section suivant le plan de coupe X-X de la figure 9 et
les figures 11 et 12 montrent des vues correspondant à celles des figures 9 et 10 lorsque les mâchoires se trouvent en position complètement fermée.

Sur les figures 1 et 2, la référence 20 désigne la base de la paroi d'un haut fourneau. La référence 22 représente le trou de coulée obstrué par une masse de bouchage 24, tel que de l'argile durci, à travers laquelle a été introduite, avant le durcissement, une tige de perçage 26, Cette tige de perçage 26 est abandonnée dans la position représentée à la figure 1 jusqu'à la prochaine opération d'ouverture du trou de coulée, opération qui consiste à retirer cette tige de perçage 26 pour libérer l'ouverture du trou de coulée 22. Pour faciliter la préhension de cette tige 26, celle-ci est pourvue à son extrémité, d'une gorge circulaire 28 ou d'un autre moyen approprié.
Pour extraire la tige de perçage 26, on se sert d'un outil de travail équipé d'un organe de percussion pouvant frapper dans les deux sens. Sur les figures, on a représenté par la référence 30 l'affût d'une machine de perçage du trou de coulée avec un outil de travail 32 coulissant le long de l'affût 30 et équipé d'un tel organe de percussion. Etant donné que cet outil de travail 32 est conçu pour voyager le long de l'affût 30, on peut s'en servir pour extraire la tige de perçage 26, à condition d'y prévoir un dispositif de préhension approprié représenté schématiquement par la référence 34.
Pour pouvoir saisir la gorge circulaire 28 par l'organe de préhension 34, il faut que l'affût 30 soit amené dans une position opérative dans laquelle l'organe de préhension 34 se trouve sensiblement dans l'axe de la tige de perçage 26 afin de pouvoir y être engagé par coulissement le long de l'affût 30.
L'affût 30 représenté sur les figures 1 et 2 est celui d'un type de machine dans laquelle la phase finale de ce mouvement d'approche vers la position opérative comporte une composante de descente et une composante d'approche vers le four. Sur la figure 1 on a représenté l'affût 30 dans une position précédant la position opérative, c'est-à-dire que l'affût doit encore descendre et s'approcher du four pour que l'axe du dispositif de préhension 34 soit aligné avec l'axe de la tige de perçage 2.6.
Or, ce mouvement de descente ne permet plus la pénétration dans la tige de perçage d'une plaque de support et de guidage fixée à l'extrémité avant de l'affût si cette plaque n'est pas conçue sous forme d'un dispositif tel que proposé par l'invention et décrit en détail par la suite. Ce dispositif de centrage et de guidage proposé par l'invention est représenté schématiquement par la référence 36 sur les figures 1 et 2 doit en effet assurer l'alignement de l'axe de la tige de perçage 26 avec celui du dispositif de préhension 34 et vice versa même, si le mouvement d'approche par l'affût 30 ne permet pas cet alignement exact ou que la tige de perçage 26, notamment son extrémité, n'occupent plus la position axiale du trou de coulée, tel que représenté schématiquement par l'axe recourbé 26' de la tige de perçage.
Lorsque l'affût 30 se trouve dans la position opérative et que le dispositif de centrage et de guidage 36 a été engagé correctement sur la tige de perçage 26, l'outil de travail 32 peut être avancé jusqu'à ce que le dispositif de préhension 34 saisisse la tige de perçage 26 par la gorge circulaire 28. A partir de ce moment, l'outil de travail 32 peut être actionné pour reculer le long de l'affût 30 et extraire la tige de perçage 26 du trou de coulée 22. Pendant cette extraction, notamment lors de l'ultime phase lorsque la tige de perçage 26 n'a plus d'appui dans le trou de coulée 22 elle est supportée par le dispositif 36, comme le montre la figure 2.
Un premier mode de réalisation d'un dispositif 36 de centrage et de guidage sera décrit en référence aux figures 4 à 8. Ce dispositif est essentiellement constitué par deux mâchoires pivotantes 38 et 40 dont les axes de rotation 42 et 44 sont montés à l'extrémité avant de l'affût perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal de celui-ci et symétriquement de part et d'autre du prolongement de l'axe du dispositif de préhension 34 non montré sur les figures 4 à 8. Les deux axes de rotation 42 et 44 sont reliés respectivement par des jeux de leviers articulés 50, 52 à une tige 48 d'un vérin 46 ou d'un moteur électromécanique fixé sur l'affût 30. Le coulissement de cette tige 48 sous l'action du vérin 46 provoque par conséquent la rotation des axes 42 et 44 et le pivotement des mâchoires 38 et 40 entre une position ouverte selon la figure 3 et une position fermée selon la figure 7.
Comme le montrent les figures 4, 6 et 8, le côté intérieur de chacune des mâchoires 38 et 40 est conçu sous forme d'une rampe inclinée 38a respectivement 40a. La rampe inclinée de l'une des mâchoires, par exemple, la rampe 38a de la mâchoire 38, s'étend depuis la région médiane vers la partie supérieure afin d'exercer sur la tige 26 une poussée de haut en bas lorsqu'elle rencontre celle-ci pendant la fermeture. De même, la rampe 40a s'étend symétriquement par rapport à la rampe 38a depuis la région médiane de la mâchoire 40 vers la partie inférieure de manière à exercer une force de bas en haut sur la tige pendant sa rencontre lors de la fermeture des mâchoires.
Par suite de la disposition symétrique de ces mâchoires 38 et 40 et de la présence des rampes inclinées 38a, 40a, ces mâchoires délimitent, lors de leur mouvement, une section d'ouverture en forme de losange évoluant en grandissant ou en diminuant symétriquement autour de l'axe central qui, par la disposition des axes de rotation correspond au prolongement de l'axe du dispositif de préhension 34.
Lors du mouvement d'approche de l'affût, les mâchoires se trouvent dans la position ouverte selon les figures 3 et 4 comme le montre schématiquement la figure 1. L'aire hachurée en traits interrompus représentée par 54 sur la figure 4 représente la section maximale balayée par les mâchoires lors de leur mouvement de fermeture. Ceci revient à dire que, lors de l'approche de l'affût, il suffit que la tige de perçage 26 se trouve à l'intérieur de cet aire d'interception 54 sans qu'il soit nécessaire qu'elle se trouve dans l'axe central tel que représenté sur la figure 4. En effet, lorsque le vérin 46 est actionné pour refermer les mâchoires 38 et 40, l'aire 54 se réduit progressivement en passant par une forme de losange intermédiaire 54' (figure 6) pour être réduite à la surface minimale 54", également en forme de losange autour de l'axe central (figure 8). La position finale de la tige 26 sera donc forcément une position centrale par rapport aux mâchoires et vice versa, même si cette position n'était pas centrale au début de la fermeture des mâchoires selon les figures 3 et 4. Ces mâchoires 38 et 40 assurent par conséquent que la tige de perçage 26 se trouve, après leur fermeture selon les figures 7 et 8, en alignement avec le dispositif de préhension 34.
Lorsque la fermeture des mâchoires 38 et 40 se produit dans un plan passant par les axes de rotation 42 et 44 comme le montre la figure 7, il faut qu'au moins l'une des mâchoires soit courbe ou coudée, comme la mâchoire 38. En effet, étant donné que les mâchoires se recouvrent progressivement par leurs rampes 38a et 40a lors de la fermeture, elles se heurteraient mutuellement dans une position intermédiaire, comme par exemple dans la position de la figure 5, si les deux mâchoires étaient plates. Il est toutefois possible d'éviter ce problème moyennant d'autres formes que celle donnée à la mâchoire 38.
Le deuxième mode de réalisation montré sur les figures 9 à 12 se distingue du mode de réalisation décrit ci-dessus essentiellement par le fait que les deux mâchoires 58 et 60 sont orientées en sens opposé dans la position d'ouverture représentée sur les figures 9 et 10. Dans ce mode de réalisation, la tige 48 du vérin 46 (figure 1) est reliée à l'un des axes de rotation, en l'occurrence l'axe 62, par un jeu de leviers articulés 68. L'autre axe de rotation 64 de la mâchoire 60 est actionné depuis l'axe 62 par l'intermédiaire d'une tringlerie 66. Alors que dans le premier mode de réalisation les mâchoires tournaient en sens opposé, dans ce deuxième mode de réalisation les mâchoires 58 et 60 tournent dans le même sens soûs l'action du vérin 46.
Pour le reste, la forme des mâchoires 58, 60, ainsi que leur fonctionnement, sont analogues à ceux du mode de réalisation précédent, c'est-à-dire que, lors de leur fermeture, passant de la position selon les figures 9 et 10 à celle des figures 11 et 12, les mâchoires 58 et 60 ramènent la tige de perçage 26 vers une position centrale si elle ne l'était pas au départ. Dans ce deuxième mode de réalisation, il n'y a aucun danger que les mâchoires 58 et 60 se heurtent lors de leurs mouvements et, par conséquent, elles peuvent être toutes les deux plates.

Claims

1. Dispositif de centrage et de guidage d'une tige de perçage (26) du trou de coulée (22) d'un four à cuve conçu pour être monté sur l'extrémité avant de l'affût (30) d'une machine de perçage du trou de coulée qui est équipée d'un dispositif de préhension (34) de l'extrémité (28) de la tige de perçage (26), pouvant coulisser le long de l'affût (30) de la machine, comprenant une paire de mâchoires pivotantes (38, 40), (58, 60), de forme complémentaire, et un mécanisme pour faire pivoter les deux mâchoires (38, 40), (62, 64), en synchronisme, entre une position ouverte et une position fermée dans laquelle les mâchoires (38, 40), (58, 60) cernent la tige de perçage, caractérisé en ce que les mâchoires (38, 40), (58, 60) sont portées par des axes de rotation parallèles (42, 44), (62, 64) montés à l'extrémité avant de l'affût (30) perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal de celui-ci et symétriquement de part et d'autre du prolongement de l'axe du dispositif de préhension (34) et en ce que le côté intérieur de chacune des mâchoires (38, 40), (58, 60) est conçu sous forme de rampe inclinée (38a, 40a), la rampe (38a) de l'une des mâchoires (38) se trouvant dans la partie supérieure de celle-ci étant orientée pour agir de haut en bas sur la tige de perçage (26), tandis que la rampe (40a) de l'autre mâchoire (40) se trouve symétriquement dans la moitié inférieure de celle-ci et est orientée pour agir de bas en haut sur la tige de perçage (26).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des mâchoires (38, 40), (58, 60) sur le côté pourvu de la rampe inclinée (38a, 40a) est supérieure à la moitié de l'espacement entre leurs axes de rotation (42, 44), (62, 64), de sorte que ces mâchoires (38, 40), (58, 60) se recouvrent partiellement en position fermée.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme pour faire pivoter les mâchoires (38, 40), (58, 60) est constitué par un vérin hydraulique ou pneumatique (46) monté sur l'affût (30), ou d'un moteur électromécanique.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les mâchoires (38, 40) sont conçues pour tourner en sens opposé.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les axes (42, 44) sont respectivement reliés par un jeu de leviers articulés (50, 52) à la tige (48) du vérin (46).

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que au moins l'une des mâchoires (38) est coudée ou courbée.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux mâchoires (58, 60) sont conçues pour tourner dans le même sens et sont orientées en sens opposés dans la position ouverte.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les mâchoires (58, 60) sont plates.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vérin (46) est relié par sa tige de piston (48) et un jeu de leviers articulés (68) à l'un des axes de rotation (62), ce dernier étant relié par une tringlerie (66) au deuxième axe de rotation (64).

10. Machine de perçage d'un trou de coulée d'un four à cuve convenant pour un procédé selon lequel l'ouverture et la fermeture du trou de coulée (22) comportent respectivement une opération d'extraction et une opération de remise en place de la tige de perçage (26) qui est abandonnée dans le trou de coulée (22) entre deux coulées successives, caractérisée par un dispositif de centrage et de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.