EP0562997A1

EP0562997A1 - Dispositif d'isolation thermique

Info

Publication number: EP0562997A1
Application number: EP93490007A
Authority: EP
Inventors: Damien Lorthiois
Original assignee: OLIFAN-VIBRACIM SA
Current assignee: OLIFAN-VIBRACIM SA
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1993-09-29
Also published as: FR2689208A1; FR2689208B1

Abstract

Dispositif d'isolation thermique destiné notamment à protéger une quenouille constituant un obturateur d'un trou de coulée d'un répartiteur. Selon l'invention, il comprend deux demi-coquilles (21, 22) réalisées en un matériau réfractaire composite léger et de faible élasticité, demi-coquilles (21, 22) qui comportent des moyens d'assemblage (26) complémentaires réalisés dans le même matériau pour associer et maintenir entre elles les deux demi-coquilles (21, 22) en vue d'envelopper l'obturateur en le protégeant thermiquement d'un gradient thermique élevé pour éviter les phénomènes de solidification du métal en fusion au cours de sa coulée. Application dans le domaine de la métallurgie. <IMAGE>

Description

La présente invention a pour objet un dispositif d'isolation thermique destiné notamment pour une quenouille constituant un obturateur sélectif de trous de coulée de répartiteur.
Elle trouvera son application dans le domaine de la sidérurgie ainsi que dans tous les secteurs industriels dans lesquels des pièces, des organes ou des produits peuvent être protégés intérieurement ou extérieurement contre un gradient thermique.
La sidérurgie est une technique qui consiste à élaborer, à partir de minerais, des métaux ou des alliages métalliques.
Pour assurer la coulée du métal en fusion, qui est portée à une température de 1.600°C, vers des installations dans lesquelles on effectuera son traitement, on a recours à des dispositifs de coulée qui sont constitués par un tourniquet qui comporte deux poches de réception du métal en fusion alternativement remplies par le métal. Ce tourniquet débouche en regard de stands qui comportent un répartiteur constitué par un réceptacle de formes et de dimensions appropriées en fonction des besoins et dont le fond comporte un ou plusieurs trous de coulée qui débouchent en regard de rigoles destinées à assurer l'écoulement du métal. Ces trous sont obturables sélectivement, en fonction des besoins, et notamment du type d'acier que l'on désire préparer, au moyen de quenouilles qui sont des organes d'obturation sélective actionnés par des moyens de commande.
Or, étant donnée la température élevée à laquelle est porté le métal en fusion, il faut éviter un gradient thermique trop important résultant d'une différence de température existant entre le liquide à 1.600°C et l'intérieur du répartiteur. Ce gradient génère en effet, une prise en masse de l'acier altérant ses propriétés physico-chimiques ou mécaniques ultérieures. A la longue, cette solidification est susceptible de boucher l'orifice de coulée.
Actuellement, pour éviter ce problème, on a recours à des dispositifs de coulée qui comportent deux stands dont le fonctionnement est alterné c'est-à-dire que pendant que l'un des stands reçoit le liquide en fusion, on prépare l'autre stand c'est-à-dire qu'on porte à une température suffisante en le chauffant au moyen de brûleurs. En pratique, une telle technique pose de nombreux problèmes, et parmi ceux-ci celui de nécessiter une régulation de l'énergie thermique apportée ainsi qu'une isolation thermique des différents organes portés à la température désirée.
Pour cela, on utilise des dispositifs d'isolation thermique de la quenouille qui sont constitués par deux demi-coquilles réalisées en un matériau réfractaire que l'on vient placer de manière à envelopper extérieurement la quenouille. Ces deux demi-coquilles sont solidarisées entre elles au moyen de liens métalliques tels que des fils de fer ou bien encore au moyen de ligne de colle qui présente des caractéristiques adaptées.
En pratique, de tels dispositifs posent de nombreux problèmes d'utilisation et de mise en place. En effet, en raison de la température élevée à laquelle est portée la quenouille, la mise en place de ces dispositifs est délicate puisqu'il faut d'une part placer correctement les deux demi-coquilles en regard l'une de l'autre et, d'autre part, placer les liens métalliques puis les lier suffisamment pour assurer un maintien efficace des deux demi-coquilles entre elles.
Malgré le plus grand soin apporté à de telles mises en place, il est fréquent que ces liens métalliques ne soient pas maintenues correctement de sorte que les demi-coquilles ont tendance à s'écarter l'une par rapport à l'autre ce qui a pour conséquence de diminuer l'efficacité de l'isolation de la quenouille. L'écartement relatif des deux demi-coquilles peut même entraîner la désolidarisation de ces deux demi-coquilles et le dispositif devient alors inutilisable.
Il faut également noter qu'en raison de la différence des matériaux utilisés, on constate une non-homogénéïté de l'isolation thermique, ce qui limite les possibilités d'utilisation de tels dispositifs. Par ailleurs, cette différence de matériaux utilisés génère de nombreuses difficultés lors de la récupération de tels dispositifs.
Un préjugé, communément partagé par les hommes du métier dans le domaine des matériaux réfractaires, réside dans le fait qu'il est impossible de réaliser des demi-coquilles de grande dimension en un matériau réfractaire léger et cassant qui comportent des moyens de solidarisation de faible dimension réalisés en un même matériau. En effet, on considérait jusqu'alors que de tels moyens ne seraient pas suffisamment résistants et qu'ils se briseraient et casseraient soit au cours du démoulage des demi-coquilles, soit au cours de leur mise en place.
Après de nombreux essais, la présente invention a surmonté de tels préjugés en fournissant un dispositif d'isolation thermique qui comporte deux demi-coquilles réalisées en un matériau réfractaire léger et peu élastique, chaque demi-coquille présentant des moyens de solidarisation réalisés dans le même matériau.
Un but de la présente invention réside dans le fait que ce dispositif est simple à mettre en place et à récupérer.
Un autre but de la présente invention réside dans le fait que ce dispositif peut être fabriqué en série à faible coût par des techniques classiques de moulage.
A cette fin, l'invention a pour objet un dispositif d'isolation thermique destiné notamment à protéger 'une quenouille constituant un obturateur d'un trou de coulée d'un répartiteur qui est caractérisé par le fait qu'il comprend deux demi-coquilles réalisées en un matériau réfractaire composite léger et de faible élasticité, demi-coquilles qui comportent des moyens d'assemblage complémentaires réalisés dans le même matériau pour associer et maintenir entre elles les deux demi-coquilles en vue d'envelopper l'obturateur en le protégeant d'un gradient thermique élevé pour éviter les phénomènes de solidification du métal en fusion au cours de sa coulée.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif, et qui n'a pas pour but de la limiter.
L'invention sera bien comprise par la description qui va suivre accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels :

la figure 1 est une vue schématique qui illustre un dispositif de coulée,
la figure 2 est une vue en coupe partielle qui montre schématiquement un répartiteur,
les figures 3a, 3b et 3c, sont des vues schématiques qui illustrent un dispositif d'isolation conforme à l'invention,
la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3a,
la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 3b,
la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 3c.

La présente invention a pour objet un dispositif d'isolation thermique destiné à protéger thermiquement une pièce ou un ensemble de pièces, un produit intérieurement ou extérieurement par rapport à un gradient thermique élevé susceptible d'entraîner des modifications ou des détériorations.
Dans toute la description qui va suivre, on décrira l'application du dispositif d'isolation thermique conforme à l'invention pour protéger une quenouille constituant un obturateur sélectif d'un trou de coulée d'un répartiteur. Bien entendu, cette application n'est aucunement limitative, et il est tout à fait envisageable, d'avoir recours à un dispositif conforme à l'invention, quelles que soient les modifications qui peuvent en être apportées, dans tout autre type d'application ou secteur industriel.
En se référant à la figure 1, on voit un dispositif de coulée 1 qui comprend un tourniquet 2 qui comporte deux poches de réception 3 et 4 alternativement remplies par le métal en fusion et associées à un stand de coulée 6 comportant chacun deux répartiteurs 7, 8. Chaque répartiteur 7, 8 est constitué par une paroi 9 en un matériau résistant recouvert par une couche d'un matériau réfractaire 10 qui délimite un réceptacle, de dimension et de capacité variable en fonction des applications, dont le fond 11 comporte un ou plusieurs orifices 12, 13 constituant des trous de coulée placés en regard de rigoles destinées à assurer l'écoulement du métal.
Un organe d'obturation sélective 14 ou quenouille constitué ici par une pièce en forme de pointeau 15 montée mobile est associée à des organes de commande tels qu'un levier 16 pour assurer la fermeture à volonté, selon les applications, de chaque trou de coulée 12, 13.
Pour éviter les phénomènes de prise en masse de l'acier à l'intérieur des répartiteurs 7, 8, en raison du gradient thermique élevé existant entre la température du métal en fusion portée à plus de 1.600°C et la température qui règne à l'intérieur des répartiteurs 7, 8, le répartiteur 8 du stand de coulée 6 est en état d'attente. Dans cet état, il est porté à une température d'environ 1.200°C pendant un temps variable en fonction des besoins par des brûleurs 17 disposés dans les trous de coulée 12, 13.
Selon l'invention, pour isoler l'organe d'obturation sélective 14 et afin de le maintenir à une température suffisante de 1.200°C, on enveloppe celui-ci dans une gaine 20 comme celle qui est plus particulièremetn illustrée aux figures 3a, 3b et 3c.
Cette gaine 20 est constituée par deux demi-coquilles 21, 22 allongées dont le corps 23 présente une section transversale dont les dimensions sont variables, et notamment une extrémité inférieure 25 de section supérieure à celle de l'extrémité inférieure 24. Bien entendu, la forme et les dimensions de chaque demi-coquille 21, 22 sont variables pour assurer notamment une adaptation appropriée à la pièce qu'ils doivent protéger et isoler thermiquement.
Chaque demi-coquille 21, 22 est réalisée dans un matériau composite réfractaire léger qui présente des caractéristiques mécaniques de faible élasticité telle que par exemple en fibres céramiques ou en tout autre matériau équivalent.
Selon l'invention, le corps 23 de chaque demi-coquille 21, 22 comporte des moyens d'assemblage 26 réalisés dans le même matériau, ici en étant venu par moulage. Ces moyens 26 sont constitués par des pattes 27 et des languettes 28 de faible dimension par rapport à celles du corps 23, qui sont disposées perpendiculairement entre elles en faisant saillie par rapport à la paroi externe 29 du corps 23. Dans la forme de réalisation présentée aux figures 3, le corps 23 présente deux languettes 28 et deux pattes 27 couplées en elles et disposées respectivement d'une part à l'extrémité supérieure 25 et, d'autre part, sensiblement au voisinage de l'extrémité inférieure 24 du corps 23. Bien entendu, le nombre et la disposition de ces moyens 26 sont variables en fonction des applications et notamment en fonction des dimensions propres du corps pour assurer un maintien correct et efficace des deux demi-coquilles entre elles sur la pièce support afin d'en assurer une isolation thermique efficace.
Chaque patte 27, comme plus particulièrement illustrée à la figure 5, présente au voisinage du bord 29, une nervure 30 de forme et de dimensions adaptées pour délimiter un logement 31 destiné à coopérer, en position montée, avec une languette 28. De même, chaque languette 28, comme montrée à la figure 6, présente également au voisinage du bord 29, une nervure 32 de forme et de dimensions adaptées pour délimiter un logement 33 destiné à coopérer, en position montée, avec une patte 27.
Pour mettre en place le dispositif selon l'invention, il suffit de placer en regard les deux coquilles 21, 22 pour envelopper la quenouille et faire coulisser en translation l'une des demi-coquilles 21 par exemple par rapport à l'autre 22 afin de faire coopérer chaque moyen 26 complémentaire de chaque demi-coquille 21, 22. Ainsi, on assure une mise en place rapide et aisée du dispositif tout en conférant un maintien efficace des deux demi-coquilles 21, 22 entre elles qui évite leur désolidarisation susceptible de diminuer l'efficacité de l'isolation thermique.
Par ailleurs, en raison de la constitution dans un même matériau des moyens 26 et du corps 23 de chaque demi-coquille 21, 22, on assure une isolation homogène thermique de la quenouille. Il faut également noter, que cette réalisation dans un même matériau des deux demi-coquilles 21, 22 et des moyens 26 permet d'assurer une récupération de manière rapide du dispositif lors de la coulée du métal.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la seule forme de réalisation qui a été décrite ci-dessus mais elle en embrase au contraire toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi, que l'on ne sortira pas du cadre de l'invention par une une modification de la forme ou des dimensions de chaque demi-coquille 21, 22 ainsi que par une modification du nombre, de la disposition et de la forme des moyens d'assemblage 26.

Claims

Dispositif d'isolation thermique destiné notamment à protéger une quenouille constituant un obturateur d'un trou de coulée de répartiteur, caractérisé en ce qu'il comprend deux demi-coquilles (21, 22) réalisées en un matériau réfractaire composite léger et de faible élasticité, demi-coquilles (21, 22) réalisées en un matériau réfractaire composite léger et de faible élasticité, demi-coquilles (21, 22) qui comportent des moyens d'assemblage (26) complémentaires réalisés dans le même matériau pour associer et maintenir entre elles les deux demi-coquilles (21, 22) en vue d'envelopper l'obturateur en le protégeant thermiquement d'un gradient thermique élevé pour éviter les phénomènes de solidification du métal en fusion au cours de sa coulée.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (26) sont constitués par au moins une languette (28) et au moins une patte (27) disposées perpendiculairement entre elles.
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque languette (28) et chaque patte (27) présentent une nervure (30, 32) délimitant un logement (31, 33).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque demi-coquille (21, 22) est constituée par un corps (23) de grande dimension dont l'extrémité inférieure (24) présente une section transversale supérieure à la section transversale de son extrémité supérieure (25).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque demi-coquille (21, 22) présente une languette (28) et une patte (27) au voisinage de son extrémité supérieure (25).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque demi-coquille (21, 22) présente une languette (28) et une patte (27) sensiblement au voisinage de son extrémité inférieure (24).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau réfractaire composite est constitué par une fibre céramique.