EP0666324B1 - Dispositif pour l'accouplement d'un chariot métallurgique à une conduite flexible - Google Patents

Dispositif pour l'accouplement d'un chariot métallurgique à une conduite flexible Download PDF

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EP0666324B1
EP0666324B1 EP95100345A EP95100345A EP0666324B1 EP 0666324 B1 EP0666324 B1 EP 0666324B1 EP 95100345 A EP95100345 A EP 95100345A EP 95100345 A EP95100345 A EP 95100345A EP 0666324 B1 EP0666324 B1 EP 0666324B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
carriage
metallurgical
pair
station
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95100345A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0666324A1 (fr
Inventor
Hubert Stomp
Albert Feitler
Bernard Gramczewski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Paul Wurth SA
Original Assignee
Paul Wurth SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Paul Wurth SA filed Critical Paul Wurth SA
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Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4606—Lances or injectors
    • C21C5/462—Means for handling, e.g. adjusting, changing, coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor

Definitions

  • the present invention relates to a device for coupling a metallurgical carriage to a pipe flexible.
  • Gas lines attached to the carriage metallurgical are themselves connected to a circuit stationary gas supply via a flexible pipe of considerable length.
  • the carriage metallurgical accordingly draws its flexible pipe behind him.
  • the flexible pipe constitutes a kind of umbilical cord which links the movable metallurgical carriage to fixed installations.
  • the present invention offers a device for coupling a carriage metallurgical to at least one flexible pipe which does not requires for the coupling operation and uncoupling of the metallurgical carriage to this pipe flexible no human intervention in the immediate vicinity of the metallurgical carriage.
  • the latter is stopped in a predefined mating position on its way to rolling. Close to this mating position is finds the mating station. Its support block is in its garage position and supports the second half coupling. The locking device of the second coupling half is in its second position of interlock, in which it cooperates with at least one element of said support block so as to lock the second coupling half on the support block. This last one is then moved with the second coupling half from its garage position towards the first coupling half, and the second coupling half is axially received on the first coupling half.
  • the station control device coupling is actuated to impose on the device locking the second coupling half its first locking position, in which it cooperates with minus one element of the first half coupling so that lock the second coupling half in position coupled on the first coupling half.
  • the empty support block to its garage position to complete the cart connection operation metallurgical flexible pipe.
  • Carriage metallurgical can now continue its course in driving flexible driving.
  • the latter is again arrested in a predefined mating position on its way to rolling. Close to this mating position is finds the coupling station with its support block empty in its garage position. The support block is then moved from its garage position towards the second half coupling. Then the control of the coupling station is activated for impose on the locking device of the second coupling half its second locking position, in which it cooperates with at least one element of the block of support so as to lock the second coupling half on the station support block coupling. It remains to move the support block with the second coupling half in its garage position for complete the pipe disconnection operation flexible. The metallurgical cart can now continue running without having to drive flexible.
  • the proposed device is particularly simple and requires no energy auxiliary on the metallurgical carriage to realize mating.
  • the metallurgical trolley was fitted with a fixing and guiding structure for flexible driving.
  • it is the second half coupling which forms a unit with a fixing structure and guide for flexible pipe. So guidance optimal flexible driving is guaranteed in a way simple but clever, both on the cart metallurgical than at the coupling station.
  • the latter advantageously comprises a first pair of pins that can be engaged parallel to the axis coupling in a first pair of bores in the second half coupling.
  • the latter advantageously includes a second pair of pins can be engaged parallel to the coupling axis in a second pair of bores of the second half coupling.
  • the locking device then comprises advantageously a locking plate which is movable between a first position and a second position, so that in the first position it engages in notches of the first pair of pins to lock the second coupling half on the block of the coupling station, and that in the second position it engages in notches in the second pair of pins to lock the second coupling half on the first coupling half.
  • the control device then comprises two cylinders symmetrical control with respect to the actuation lever. It is, in a harsh environment, a device simple and reliable to control the locking of the second half coupling, or on the first half coupling, either on the support block of the coupling device. It will also be appreciated that the auxiliary energy required to operate the control device must only be available at the coupling station.
  • the first coupling half is advantageously mounted on the metallurgical carriage so as to have a degree of freedom in a first direction perpendicular to the coupling pin
  • the support block is mounted on the coupling station so as to have a degree of freedom according to a second direction which is perpendicular to the coupling axis and perpendicular to said first direction.
  • the degree of freedom of the block support is advantageously a horizontal degree of freedom defined symmetrically around a central position by elastic elements.
  • the degree of freedom of the first half coupling is advantageously a degree of freedom vertical defined against elastic elements producing an upward elastic force. In this way the first half coupling and support block can self-align along the coupling axis, while maintaining the rigidity and robustness necessary in this environment.
  • One of the two half couplings advantageously comprises a male half coupling which cooperates with a half coupling female from the other half mating.
  • the half male connector is then advantageously slidable axially against the action of a spring so as to create, during the coupling of the two coupling halves, a pressure of contact between the two half-fittings. It's about a execution which guarantees sufficient contact pressure between the two half-fittings without risking their destruction by an excessive axial coupling force.
  • Flexible pipe usually includes at least one flexible gas pipe.
  • Figure 1 shows in a plan view a carriage metallurgical 10 which is movable along a path of bearing 12 from position A to the right of the drawing towards a position C to the left of the drawing. It is a cart from type used in steel mills to carry a pocket metallurgical 14, for example to the casting plant keep on going.
  • the carriage 10 In position A, which is most often located outside of the building containing the steelworks proper, the carriage 10 receives an empty metallurgical pocket 14. The carriage 10 then transports the metallurgical ladle 14 into position B, where it is filled with steel. In position C the pocket 14 is removed from the carriage 10 to pour the steel for example in the "tundish" (not shown) of a continuous casting installation.
  • the gas distribution circuit 16 was permanently connected to a flexible supply line that the carriage 10 drove behind it, from position A to position C and vice versa.
  • the coupling device according to the present invention allows however to reduce this minimum length of the flexible pipe to BC / 2, where BC represents the distance from B to C.
  • the flexible pipe 20 can be automatically connected to, respectively disconnected from the distribution circuit 16 of the carriage 10, in at least one defined coupling position in close proximity to position B.
  • position B is a danger zone, it is important to emphasize that the device according to the invention makes it possible to couple, respectively the uncoupling of the flexible pipe 20 without human intervention in this danger zone.
  • the first coupling half 22 mounted on the carriage 10 will be described using Figures 3 and 4.
  • Figure 4 we sees that it is a half coupling supporting a female part (or female half-connector) 28 which forms with a corresponding male part (or male half-connector) 30 of the second coupling half 24 (see Figure 5) a fitting for gas.
  • the reference 32 indicates in Figure 3 a fixed part connection female 28 to a pipe 16 'forming part of the circuit 16 on the carriage 10.
  • the part female 28 defines a kind of bowl in which the male part 30 can center itself automatically when penetration.
  • the female part 28 is integral with a chassis 34, which is itself mounted on a fixed support plate 36 laterally on the carriage 10. It will be appreciated that the half coupling 28 which is part of the first coupling half 22 does not include any protruding parts which could be damaged on carriage 10. In Figure 2 we see in more detail the location of the first half coupling 22 on the carriage 10. It will be noted that the axis center of female part 28 defines an axis coupling 38 which is preferably horizontal and perpendicular to the raceway 12.
  • the mounting of the frame 34 on the support plate 36 is carried out preferably using four rods 40 in which the frame 34 can slide perpendicular to axis 38. Compression springs 42 then push the frame 34 against the support plate 36.
  • the first half coupling has the freedom to lift, in the axis rods 40, its support plate 36 against the action springs 42.
  • the chassis 34 is still provided with a pair 44 'and 44' 'pins whose axes are parallel to the coupling pin 38.
  • these two pins 44 ' and 44 '' are preferably symmetrical about the axis 38.
  • the references 46 'and 46' ' indicate a pair of bores receiving a second pair of pins described later.
  • the second coupling half 24, which is connected to the free end of the flexible pipe 20 will be described in using Figures 5 and 6.
  • the male part 30, which forms the gas connection in cooperation with the female part 28, is mounted in a chassis 50.
  • This assembly is carried out preferably so that the male part 30, which protrudes relative to the chassis 50 is axially movable in the frame 50 against the action of a spring 52.
  • the latter surrounds the male part 30 and is axially supported by a side on the male part 30 and on the other side on the chassis 50.
  • a rear shoulder 54 and a shoulder before 56 which are both attached to the part male 30 cooperate with support surfaces integral with the chassis 50 to limit the axial travel of the part male 30 in two opposite directions.
  • the chassis 50 of the second coupling half comprises another first pair of 58 'and 58' 'bore and one second pair of 60 'and 60' 'bores.
  • the first pair 58 'and 58' 'bore is arranged to receive the pair of pins 44 'and 44' 'of the first coupling half 22.
  • the second pair of 60 'and 60' 'bores is arranged so as to receive a pair of pins 62 'and 62' ', which is symmetrical to the pair of pins 44 'and 44' ', but which is supported by the coupling station 26.
  • pins 44 ', 44' ', 62' and 62 '' are cylindrical parts with pointed ends which easily engage in corresponding bores 58 'and 58' ', 60' and 60 '', but which also provide fairly precise guidance of the second coupling half along the coupling axis.
  • Each pin 44 ', 44 '', 62 'and 62' ' also includes a notch 64 whose function will be described below in relation to the locking of the second coupling half on the first coupling half 22, respectively on the station coupling 26.
  • the support frame 50 of the second coupling half is therefore axially lockable on both pins 62 'and 62' 'integral with the station of coupling 26.
  • the second coupling half is by lockable axially on the two pins 44 ' and 44 '' which are integral with the first coupling half.
  • the lever 68 makes it possible to pivot the locking plate 66 of said first in said second position and vice vice versa.
  • the second coupling half 24 is integral with a structure of guide and fixing 70 of the flexible pipe 20.
  • This structure 70 includes a support plate 72 and two guide surfaces 74 and 76 which are perpendicular to the support plate 72.
  • the guide surface 74 defines a minimum bending radius of the flexible pipe 20 in a first direction of movement of the carriage 10; the guide surface 76 defines a minimum bending radius in the opposite direction.
  • the end of the pipe flexible 20 is mechanically fixed using a flange 78 to the support plate 72.
  • the third unit of the device i.e. the coupling station 26, is described using the Figures 7, 8 and 9. It includes a carriage coupling 80 displaceable using rollers 81 on guide rails 82 (see Figure 8). These guide rails 82 are supported by a support structure (not shown) so that the carriage 80 can be moved along these guide rails 82 from a garage position, located laterally next to the raceway 12, towards of the first coupling half 22 parallel to the axis 38 of the latter, if the carriage metallurgical 10 is in its coupling position predefined.
  • the drive means of this cart coupling 80 is for example a hydraulic cylinder or tire 84 which produces a displacement of travel C of the coupling carriage 80 (see Figure 9). Of course we could also use any other device drive capable of producing a rectilinear movement to go back from race C.
  • the carriage 80 supports itself at its front end a support block 86 which is designed to receive and support in the coupling axis 38 the second coupling half 24. To this end it includes the pair of pins 62 'and 62' 'which was described above. He will be note that the support block 86 is not rigidly fixed on the coupling carriage 80, but that it is supported so that it can slide perpendicular to axis 38, for example in a pair of rods 88 mounted at the front end of the carriage 80. These rods 88 are advantageously oriented in one direction perpendicular to the direction defined by the rods 40 of the first half coupling. In the figures the rods 40 are for example vertical, while the rods 88 are horizontal. Springs 90 then define elastically a central position of the support block 86 on the pair of rods 88.
  • the coupling carriage 80 still supports a control device 92 of the lever 68 of the plate lock 66 of the second coupling half 24.
  • This control device 92 comprises for example two cylinders 94 and 96 which are arranged on arms 98 ' and 98 '' from the coupling carriage 80 so that they lie in the pivoting plane of the plate locking 66, on both sides of the lever 68, when pins 62 'and 62' 'are fully engaged in the 60 'and 60' 'bores of the second coupling half.
  • pins 62 'and 62' ' are each provided with a shoulder 100 which cooperates with bearing surfaces on the second coupling half so to define an axial arrangement of the second coupling half on pins 62 'and 62' 'for which the plate lock 66 can penetrate into the notches 64.
  • the cylinder 84 is actuated to move the coupling carriage 80 parallel to the axis coupling 38 towards the first coupling half on the metallurgical carriage 10.
  • Pins 44 'and 44' 'of the first coupling half penetrate through the 58 'and 58' 'bores of the second coupling half and the male part 30 enters the female part 28 to connect the gas lines 20 and 16. If there is horizontal misalignment between the two coupling halves 22 and 24, the second half coupling slides in its rods 88. If there is a misalignment vertical between the two half-couplings 22 and 24, the first coupling half slides in its rods 40.
  • the first half mating is generally lower than the second half coupling, mating because the relative position of the two is adjusted for carriage 10 without the pocket 14.
  • the movement of the jack 84 is stopped by a limit switch 102 mounted on the second coupling half.
  • This limit switch is by example actuated by the male part 30 during its retraction axial or by one of the two pins 44 'and 44' '.
  • the second coupling 24 is now engaged on the pins 44 'and 44' 'of the first coupling half so that the locking plate 66 can penetrate into the notches 64 of these. In this position the part male 30 is pressed into the female part 28 with a sufficient contact pressure by spring 52.
  • the conduct flexible 20 basically includes flexible hoses for process gases. It is however obvious that this flexible pipe 20 could also include hoses for compressed air and liquids as well as cables for the transfer of electrical energy or signals; provided that the first coupling half is fitted and the second half coupling with half fittings adequate.

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Description

La présente invention concerne un dispositif pour l'accouplement d'un chariot métallurgique à une conduite flexible.
Il est connu de traiter l'acier contenu dans une poche métallurgique par injection de gaz, lorsque cette poche est transportée sur un chariot métallurgique, par exemple vers une installation de coulée continue. A cette fin la poche métallurgique est munie de briques poreuses, qui sont intégrées dans son fond et raccordées de façon permanente à des conduites de gaz installées sur la poche. Ces conduites de gaz solidaires de la poche sont raccordées de façon déconnectable à des conduites de distribution de gaz installées sur le chariot métallurgique.
Du brevet US-A-4,883,259 on connait un dispositif qui permet de raccorder de façon automatique les conduites de gaz solidaires de la poche métallurgique aux conduites de gaz solidaires du chariot métallurgique, lorsque la poche métallurgique est posée sur le chariot métallurgique. Ce dispositif a l'avantage de rendre superflue toute intervention humaine sur le chariot métallurgique pour raccorder la poche métallurgique aux conduites de gaz solidaires du chariot métallurgique.
Les conduites de gaz solidaires du chariot métallurgique sont elles-mêmes raccordées à un circuit stationnaire d'alimentation de gaz par l'intermédiaire d'une conduite flexible de longueur importante. Lors du déplacement le long de son chemin de roulement, le chariot métallurgique tire en conséquence sa conduite flexible d'alimentation derrière lui. En d'autres termes, la conduite flexible constitue une sorte de cordon ombilical qui lie le chariot métallurgique déplaçable à des installations fixes.
Pour éviter de devoir raccorder la conduite flexible au chariot métallurgique lorsque la poche est remplie d'acier, ce qui exposerait un ouvrier à des risques majeurs, on a aujourd'hui tendance à laisser raccordée cette conduite flexible d'alimentation en permanence au chariot métallurgique.
Cette façon de procéder implique cependant que le chariot métallurgique doit entraíner sa conduite d'alimentation flexible même lorsqu'une alimentation en gaz de la poche n'est pas requise. Il en résulte notamment les désavantages que la conduite flexible est inutilement exposée à l'usure et à un risque de rupture accidentelle, et que sa longueur doit être de loin supérieure à la longueur réellement requise pour approvisionner le chariot métallurgique en gaz sur un tronçon partiel dudit chemin de roulement.
Il sera dès lors apprécié que la présente invention propose un dispositif pour l'accouplement d'un chariot métallurgique à au moins une conduite flexible qui ne nécessite pour l'opération d'accouplement et de désaccouplement du chariot métallurgique à cette conduite flexible pas d'intervention humaine à proximité immédiate du chariot métallurgique.
Cet objectif est atteint par un dispositif qui comprend
  • un premier demi-accouplement monté sur le chariot métallurgique,
  • un deuxième demi-accouplement connecté à une extrémité d'au moins une conduite flexible et conçu de façon à pouvoir être reçu sur le premier demi-accouplement,
    •    et qui est caractérisé
       en ce que une station d'accouplement est localisée près d'une position d'accouplement prédéfinie pour le chariot métallurgique, cette station d'accouplement comprenant
    • un bloc de support conçu pour recevoir et supporter ledit deuxième demi-accouplement,
    • des moyens pour déplacer le bloc de support d'une position de garage en direction du premier demi-accouplement et vice versa, lorsque le chariot métallurgique se trouve dans sa position d'accouplement prédéfinie, et
    • un dispositif de commande, et
    • en ce que le deuxième demi-accouplement est muni d'un dispositif de verrouillage qui est actionnable par ledit dispositif de commande et qui définit une première position de verrouillage, dans laquelle il coopère avec au moins un élément du premier demi-accouplement demi-accouplement de façon à verrouiller le deuxième demi-accouplement, en position accouplée sur le premier et une deuxième position de verrouillage, dans laquelle il coopère avec au moins un élément dudit support de façon à verrouiller le deuxième demi-accouplement sur son support sur la station d'accouplement.
    Pour connecter la conduite flexible au chariot métallurgique mobile, ce dernier est arrêté dans une position d'accouplement prédéfinie sur son chemin de roulement. A proximité de cette position d'accouplement se trouve la station d'accouplement. Son bloc de support se trouve dans sa position de garage et supporte le deuxième demi-accouplement. Le dispositif de verrouillage du deuxième demi-accouplement est dans sa deuxième position de verrouillage, dans laquelle il coopère avec au moins un élément dudit bloc de support de façon à verrouiller le deuxième demi-accouplement sur le bloc de support. Ce dernier est alors déplacé avec le deuxième demi-accouplement de sa position de garage en direction du premier demi-accouplement, et le deuxième demi-accouplement est axialement reçu sur le premier demi-accouplement. Ensuite le dispositif de commande de la station d'accouplement est actionné pour imposer au dispositif de verrouillage du deuxième demi-accouplement sa première position de verrouillage, dans laquelle il coopère avec au moins un élément du premier demi-accouplement de façon à verrouiller le deuxième demi-accouplement en position accouplée sur le premier demi-accouplement. Reste à déplacer le bloc de support vide dans sa position de garage pour terminer l'opération de connexion du chariot métallurgique à la conduite flexible. Le chariot métallurgique peut maintenant continuer sa course en entraínant la conduite flexible.
    Pour déconnecter la conduite flexible du chariot métallurgique mobile, ce dernier est de nouveau arrêté dans une position d'accouplement prédéfinie sur son chemin de roulement. A proximité de cette position d'accouplement se trouve la station d'accouplement avec son bloc de support vide dans sa position de garage. Le bloc de support est alors déplacé de sa position de garage en direction du deuxième demi-accouplement. Ensuite le dispositif de commande de la station d'accouplement est actionné pour imposer au dispositif de verrouillage du deuxième demi-accouplement sa deuxième position de verrouillage, dans laquelle il coopère avec au moins un élément du bloc de support de façon à verrouiller le deuxième demi-accouplement sur le bloc de support de la station d'accouplement. Reste à déplacer le bloc de support avec le deuxième demi-accouplement dans sa position de garage pour terminer l'opération de déconnexion de la conduite flexible. Le chariot métallurgique peut maintenant continuer sa course sans devoir entraíner la conduite flexible.
    Il sera apprécié que le dispositif proposé est particulièrement simple et ne nécessite pas d'énergie auxiliaire sur le chariot métallurgique pour réaliser l'accouplement.
    Selon l'état de la technique le chariot métallurgique était muni d'une structure de fixation et de guidage pour la conduite flexible. Dans une exécution préférée de la présente invention, c'est le deuxième demi-accouplement qui forme une unité avec une structure de fixation et de guidage pour la conduite flexible. Ainsi, un guidage optimal de la conduite flexible est garanti d'une manière simple mais astucieuse, aussi bien sur le chariot métallurgique que sur la station d'accouplement.
    Pour accoupler le deuxième demi-accouplement au bloc de support, ce dernier comprend avantageusement une première paire de broches engageables parallèlement à l'axe d'accouplement dans une première paire d'alésages du deuxième demi-accouplement. Pour accoupler le deuxième demi-accouplement au premier demi-accouplement, ce dernier comprend avantageusement une deuxième paire de broches engageables parallèlement à l'axe d'accouplement dans une deuxième paire d'alésages du deuxième demi-accouplement. Ce mode d'exécution est une solution simple et robuste qui permet un centrage efficace du deuxième demi-accouplement sur le bloc de support et sur le premier demi-accouplement. Afin d'augmenter l'efficacité du centrage, les broches d'une paire sont avantageusement symétriques par rapport à l'axe d'accouplement.
    Le dispositif de verrouillage comprend alors avantageusement une plaque de verrouillage qui est déplaçable entre une première position et une deuxième position, de façon que dans la première position elle s'engage dans des encoches de la première paire de broches pour verrouiller le deuxième demi-accouplement sur le bloc de support de la station d'accouplement, et que dans la deuxième position elle s'engage dans des encoches de la deuxième paire de broches pour verrouiller le deuxième demi-accouplement sur le premier demi-accouplement.
    Pour actionner cette plaque de verrouillage, celle-ci est avantageusement munie d'un levier d'actionnement. Le dispositif de commande comprend alors deux vérins de commande symétriques par rapport au levier d'actionnement. Il s'agit, dans un environnement rude, d'un dispositif simple et fiable pour commander le verrouillage du deuxième demi-accouplement, soit sur le premier demi-accouplement, soit sur le bloc de support du dispositif d'accouplement. Il sera encore apprécié que l'énergie auxiliaire nécessaire pour actionner le dispositif de commande doit seulement être disponible sur la station d'accouplement.
    Le premier demi-accouplement est avantageusement monté sur le chariot métallurgique de façon à avoir un degré de liberté selon une première direction perpendiculaire à l'axe d'accouplement, et le bloc de support est monté sur la station d'accouplement de façon à avoir un degré de liberté selon une deuxième direction qui est perpendiculaire à l'axe d'accouplement et perpendiculaire à ladite première direction. Le degré de liberté du bloc de support est avantageusement un degré de liberté horizontal défini symétriquement autour d'une position centrale par des éléments élastiques. Le degré de liberté du premier demi-accouplement est avantageusement un degré de liberté vertical défini contre des éléments élastiques produisant une force élastique vers le haut. De cette façon le premier demi-accouplement et le bloc de support peuvent s'auto-aligner suivant l'axe d'accouplement, tout en conservant la rigidité et robustesse nécessaires dans cet environnement.
    Un des deux demi-accouplements comprend avantageusement un demi-raccord mâle qui coopère avec un demi-raccord femelle de l'autre demi-accouplement. Le demi-raccord mâle est alors avantageusement coulissable axialement contre l'action d'un ressort de façon à créer, lors de l'accouplement des deux demi-accouplements, une pression de contact entre les deux demi-raccords. Il s'agit d'une exécution qui garantit une pression de contact suffisante entre les deux demi-raccords sans risquer leur destruction par une force axiale d'accouplement trop élevée.
    La conduite flexible comprend d'habitude au moins un tuyau de gaz flexible.
    D'autres avantages et particularités ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré de la présente invention, sur base des figures ci-annexées, dans lesquelles:
    • la Figure 1 représente, dans une vue en plan, un chariot métallurgique dans différentes positions;
    • la Figure 2 représente une élévation du chariot métallurgique de la Figure 1;
    • la Figure 3 représente une coupe à travers un demi-accouplement monté sur le chariot de la Figure 1;
    • la Figure 4 montre une vue de face du demi-accouplement de la Figure 3;
    • la Figure 5 montre une coupe à travers un deuxième demi-accouplement qui peut être accouplé sur le premier demi-accouplement de la Figure 3;
    • la Figure 6 montre une vue de face du deuxième demi-accouplement de la Figure 5;
    • la Figure 7 montre une station d'accouplement recevant le demi-accouplement de la Figure 5;
    • la Figure 8 montre une vue en plan de la station d'accouplement de la Figure 7;
    • la Figure 9 montre une deuxième position de la station d'accouplement de la Figure 7.
    La Figure 1 montre dans une vue en plan un chariot métallurgique 10 qui est déplaçable le long d'un chemin de roulement 12 d'une position A à droite du dessin vers une position C à gauche du dessin. Il s'agit d'un chariot du type utilisé dans les aciéries pour transporter une poche métallurgique 14, par exemple vers l'installation de coulée continue.
    Dans la position A, qui est le plus souvent située en-dehors du bâtiment renfermant l'aciérie proprement dite, le chariot 10 reçoit une poche métallurgique 14 vide. Le chariot 10 transporte alors la poche métallurgique 14 dans la position B, où elle celle-ci est remplie avec l'acier. Dans la position C la poche 14 est enlevée du chariot 10 pour déverser l'acier par exemple dans le "tundish" (non montré) d'une installation de coulée continue.
    Entre la position B et la position C l'acier dans la poche 14 est soumis à un "bullage" ("bubbling") par injection d'un gaz à travers le fond de la poche 14. A cette fin la poche 14 est raccordée, lorsqu'elle est posée dans le chariot 10, à un circuit de distribution 16 pour un ou de plusieurs gaz de traitement. Ce circuit de distribution 16 est solidaire du chariot métallurgique 10. On a vu que le raccordement de la poche 14 au circuit 16 peut par exemple être effectué automatiquement à l'aide d'un dispositif 18 du genre décrit dans le brevet US-A-4,883,259.
    Dans l'état antérieur de la technique, le circuit de distribution de gaz 16 était en permanence raccordé à une conduite flexible d'alimentation que le chariot 10 entraínait derrière lui, de la position A vers la position C et vice versa. Cette conduite flexible d'alimentation devait donc avoir une longueur minimale LMIN = AC/2 où AC représente la distance de A à C. Le dispositif d'accouplement selon la présente invention, qu'on va décrire ci-dessous, permet cependant de réduire cette longueur minimale de la conduite flexible à BC/2, où BC représente la distance de B à C. En effet, grâce au dispositif selon l'invention, la conduite flexible 20 peut être automatiquement raccordée au, respectivement déconnectée du circuit de distribution 16 du chariot 10, dans au moins une position d'accouplement définie à proximité immédiate de la position B. Comme la position B est une zone de danger, il importe de souligner que le dispositif selon l'invention permet de réaliser l'accouplement, respectivement le désaccouplement de la conduite flexible 20 sans intervention humaine dans cette zone de danger.
    Un dispositif pour l'accouplement selon l'invention comprend au moins trois unités distinctes (cf. Figure 1):
  • a) un premier demi-accouplement 22 monté sur le chariot 10 et raccordé au circuit 16 du chariot 10;
  • b) un deuxième demi-accouplement 24 connecté à une extrémité libre d'au moins une conduite flexible 20;
  • c) une station d'accouplement 26 localisée à côté de la position d'accouplement prédéfinie, dans la position B, pour le chariot métallurgique 10 sur son chemin de roulement 12.
    • Le premier demi-accouplement 22 monté sur le chariot 10 sera décrit à l'aide des Figures 3 et 4. Sur la Figure 4 on voit qu'il s'agit d'un demi-accouplement supportant une pièce femelle (ou demi-raccord femelle) 28 qui forme avec une pièce mâle (ou demi-raccord mâle) correspondante 30 du deuxième demi-accouplement 24 (cf. Figure 5) un raccord pour gaz. Dans l'exécution de la Figure 3 il s'agit plus particulièrement d'un raccord pour deux gaz différents. Il pourrait cependant aussi s'agir d'un raccord pour un seul gaz, respectivement pour plus de deux gaz. La référence 32 indique sur la Figure 3 un raccord fixe de la pièce femelle 28 à une conduite 16' faisant partie du circuit 16 sur le chariot 10. Il sera encore noté que la pièce femelle 28 définit une sorte de cuvette dans laquelle la pièce mâle 30 peut se centrer automatiquement lors de sa pénétration.
    La pièce femelle 28 est solidaire d'un châssis 34, qui est lui-même monté sur une plaque de support 36 fixée latéralement sur le chariot 10. Il sera apprécié que le demi-raccord 28 qui fait partie du premier demi-accouplement 22 ne comprend aucune partie saillante qui pourrait être endommagée sur le chariot 10. Sur la Figure 2 on voit plus en détail l'emplacement du premier demi-accouplement 22 sur le chariot 10. Il sera noté que l'axe central de la pièce femelle 28 définit un axe d'accouplement 38 qui est de préférence horizontal et perpendiculaire au chemin de roulement 12. Le montage du châssis 34 sur la plaque de support 36 s'effectue de préférence à l'aide de quatre tiges 40 dans lesquelles le châssis 34 peut coulisser perpendiculairement à l'axe 38. Des ressorts de compression 42 poussent alors le châssis 34 contre la plaque de support 36. De cette façon le premier demi-accouplement a la liberté de se soulever, dans l'axe des tiges 40, de sa plaque de support 36 contre l'action des ressorts 42. Le châssis 34 est encore muni d'une paire de broches 44' et 44'' dont les axes sont parallèles à l'axe d'accouplement 38. De plus, ces deux broches 44' et 44'' sont de préférence symétriques par rapport à l'axe d'accouplement 38. Les références 46' et 46'' indiquent une paire d'alésages recevant une seconde paire de broches décrite ultérieurement.
    Le deuxième demi-accouplement 24, qui est connectée à l'extrémité libre de la conduite flexible 20, sera décrit à l'aide des Figures 5 et 6. La pièce mâle 30, qui forme le raccord de gaz en coopération avec la pièce femelle 28, est montée dans un châssis 50. Ce montage s'effectue de préférence de façon que la pièce mâle 30, qui en saillie par rapport au châssis 50 soit axialement déplaçable dans le châssis 50 contre l'action d'un ressort 52. Ce dernier entoure la pièce mâle 30 et prend axialement appui d'un côté sur la pièce mâle 30 et de l'autre côté sur le châssis 50. Un épaulement arrière 54 et un épaulement avant 56 qui sont tous les deux solidaires de la pièce mâle 30 coopèrent avec des surfaces d'appui solidaires du châssis 50 pour limiter la course axiale de la pièce mâle 30 dans deux directions opposées. Il sera noté que lors de l'accouplement du deuxième demi-accouplement au premier demi-accouplement, c'est le ressort 52 qui établit la pression de contact entre la pièce mâle 30 et la pièce femelle 28. Dans ce contexte il sera aussi apprécié que lorsque le deuxième demi-accouplement est accouplé au premier demi-accouplement les deux châssis 34 et 50 protègent efficacement les deux demi-raccords 28 et 30.
    Le châssis 50 du deuxième demi-accouplement comprend encore une première paire d'alésage 58' et 58'' et une deuxième paire d'alésage 60' et 60''. La première paire d'alésage 58' et 58'' est agencée de façon à recevoir la paire de broches 44' et 44'' du premier demi-accouplement 22. La deuxième paire d'alésage 60' et 60'' est agencée de façon à recevoir une paire de broches 62' et 62'', qui est symétrique à la paire de broches 44' et 44'', mais qui est supportée par la station d'accouplement 26. Toutes ces broches 44', 44'', 62' et 62'' sont des pièces cylindriques à extrémité pointue qui s'engagent facilement dans les alésages correspondant 58' et 58'', 60' et 60'', mais qui assurent aussi un guidage assez précis du deuxième demi-accouplement selon l'axe d'accouplement. Chaque broche 44', 44'', 62' et 62'' comprend de plus une encoche 64 dont la fonction sera décrite ci-dessous en rapport avec le verrouillage du deuxième demi-accouplement sur le premier demi-accouplement 22, respectivement sur la station d'accouplement 26.
    Dans le châssis 50 du deuxième demi-accouplement (Figures 5 et 6) est intégrée une plaque de verrouillage 66. Cette dernière est par exemple une plaque annulaire qui est logée dans le châssis 50 de façon à pouvoir tourner autour de la pièce mâle 30. Un levier 68 la prolonge en-dehors du châssis 50 et permet de l'actionner. Sur la Figure 6 on voit que la forme de la plaque 66 est conçue de façon:
  • 1) que dans une première position elle pénètre avec son bord périphérique dans les encoches 64 des deux broches 62' et 62'' introduites à travers les alésages 60' et 60'', tout en laissant entièrement libre le passage à travers la paire d'alésage 58' et 58'' recevant les broches 44' et 44'';
  • 2) que dans une deuxième position elle pénètre avec son bord périphérique dans les encoches 64 des deux broches 44' et 44'' introduites à travers les alésages 58 et 58'' tout en laissant entièrement libre le passage à travers la paire d'alésages 60' et 60''.
    • Dans la première position de la plaque de verrouillage le châssis de support 50 du deuxième demi-accouplement est par conséquent verrouillable axialement sur les deux broches 62' et 62'' solidaires de la station d'accouplement 26. Dans la deuxième position de la plaque de verrouillage 66 le deuxième demi-accouplement est par contre verrouillable axialement sur les deux broches 44' et 44'' qui sont solidaires du premier demi-accouplement. Le levier 68 permet de pivoter la plaque de verrouillage 66 de ladite première dans ladite deuxième position et vice versa.
    Sur les Figures 5 et 6 on voit encore que le deuxième demi-accouplement 24 est solidaire d'une structure de guidage et de fixation 70 de la conduite flexible 20. Cette structure 70 comprend une plaque de support 72 et deux surfaces de guidage 74 et 76 qui sont perpendiculaires à la plaque de support 72. La surface de guidage 74 définit un rayon de flexion minimum de la conduite flexible 20 dans une première direction de déplacement du chariot 10; la surface de guidage 76 définit un rayon de flexion minimum dans la direction opposée. L'extrémité de la conduite flexible 20 est fixée mécaniquement à l'aide d'une bride 78 à la plaque de support 72.
    La troisième unité du dispositif, c'est-à-dire la station d'accouplement 26, est décrite à l'aide des Figures 7, 8 et 9. Elle comprend un chariot d'accouplement 80 déplaçable à l'aide de galets 81 sur des rails de guidage 82 (cf. Figure 8). Ces rails de guidage 82 sont supportés par une structure de support (non montrée) de façon que le chariot 80 soit déplaçable le long de ces rails de guidage 82 d'une position de garage, située latéralement à côté du chemin de roulement 12, en direction du premier demi-accouplement 22 parallèlement à l'axe d'accouplement 38 de ce dernier, si le chariot métallurgique 10 se trouve dans sa position d'accouplement prédéfinie. Le moyen d'entraínement de ce chariot d'accouplement 80 est par exemple un vérin hydraulique ou pneumatique 84 qui produit un déplacement de course C du chariot d'accouplement 80 (cf. Figure 9). Bien entendu on pourrait aussi utiliser tout autre dispositif d'entraínement capable de produire un mouvement rectiligne d'aller retour de course C.
    Le chariot 80 supporte lui-même à son extrémité avant un bloc de support 86 qui est conçu pour recevoir et supporter dans l'axe d'accouplement 38 le deuxième demi-accouplement 24. A cette fin il comprend la paire de broches 62' et 62'' qui a été décrite plus haut. Il sera noté que le bloc de support 86 n'est pas fixé rigidement sur le chariot d'accouplement 80, mais qu'il est supporté de façon à pouvoir coulisser perpendiculairement à l'axe 38, par exemple dans une paire de tiges 88 montées à l'extrémité avant du chariot 80. Ces tiges 88 sont avantageusement orientées dans une direction perpendiculaire à la direction définie par les tiges 40 du premier demi-accouplement. Sur les figures les tiges 40 sont par exemple verticales, alors que les tiges 88 sont horizontales. Des ressorts 90 définissent alors élastiquement une position centrale du bloc de support 86 sur la paire de tiges 88.
    Le chariot d'accouplement 80 supporte encore un dispositif de commande 92 du levier 68 de la plaque de verrouillage 66 du deuxième demi-accouplement 24. Ce dispositif de commande 92 comprend par exemple deux vérins de commande 94 et 96 qui sont agencés sur des bras 98' et 98'' du chariot d'accouplement 80 de façon qu'ils se trouvent dans le plan de pivotement de la plaque de verrouillage 66, de part et d'autre du levier 68, lorsque les broches 62' et 62'' sont complètement engagées dans les alésages 60' et 60'' du deuxième demi-accouplement. Dans ce contexte il sera noté que les broches 62' et 62'' sont munies chacune d'un épaulement 100 qui coopère avec des surfaces d'appui sur le deuxième demi-accouplement de façon à définir un agencement axial du deuxième demi-accouplement sur les broches 62' et 62'' pour lequel la plaque de verrouillage 66 puisse pénétrer dans les encoches 64.
    Pour expliquer le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus, on se réfère à la Figure 1 en consultant simultanément toutes les autres figures en ce qui concerne les détails.
    De la position A à la position B le chariot 10, supportant la poche vide 14, n'est pas raccordé à la conduite flexible 20. Dans la position B le chariot 10 est arrêté sur son chemin de roulement 12 dans une position d'accouplement prédéfinie. Le deuxième demi-accouplement 24 est supporté et verrouillé sur le bloc de support 86 de la station d'accouplement 26. A cette fin la plaque de verrouillage 66 pénètre dans les encoches 64 des broches 62' et 62'' du chariot d'accouplement 80. Ce dernier se trouve dans sa position de garage.
    Maintenant le vérin 84 est actionné pour déplacer le chariot d'accouplement 80 parallèlement à l'axe d'accouplement 38 en direction du premier demi-accouplement sur le chariot métallurgique 10. Les broches 44' et 44'' du premier demi-accouplement pénètrent à travers les alésages 58' et 58'' du deuxième demi-accouplement et la pièce mâle 30 pénètre dans la pièce femelle 28 pour réaliser le raccord des conduites de gaz 20 et 16. S'il y a un désalignement horizontal entre les deux demi-accouplements 22 et 24, le deuxième demi-accouplement coulisse dans ses tiges 88. S'il y a un désalignement vertical entre les deux demi-accouplements 22 et 24, le premier demi-accouplement coulisse dans ses tiges 40. Dans ce contexte il sera noté que le premier demi-accouplement est généralement plus bas que le deuxième demi-accouplement, accouplement, car la position relative des deux est ajustée pour le chariot 10 sans la poche 14. Le mouvement du vérin 84 est arrêté par un contacteur de fin de course 102 monté sur le deuxième demi-accouplement. Ce contacteur de fin de course est par exemple actionné par la pièce mâle 30 lors de son recul axial ou par une des deux broches 44' et 44''. Le deuxième accouplement 24 se trouve maintenant engagé sur les broches 44' et 44'' du premier demi-accouplement de façon que la plaque de verrouillage 66 puisse pénétrer dans les encoches 64 de celles-ci. Dans cette position la pièce mâle 30 est pressée dans la pièce femelle 28 avec une pression de contact suffisante par le ressort 52.
    Ensuite le dispositif de commande 92 est actionné pour pousser la plaque de verrouillage 66 de sa deuxième position dans sa première position. Les broches 62' et 62'' sont ainsi libérées et le deuxième demi-accouplement 24 est verrouillé sur le premier demi-accouplement 22. L'opération de raccordement de la conduite flexible 20 au chariot métallurgique 10 est terminée et le chariot d'accouplement 80 est retiré dans sa position de garage. Le chariot métallurgique 10, qui supporte maintenant le deuxième demi-accouplement 24 raccordé à la conduite flexible 20, peut avancer de la position B dans la position C. Il sera noté que lors de cette course la conduite flexible 20 est de préférence enroulée/déroulée automatiquement par un dévidoir 110 placé entre la position B et la position C, plus exactement à distances égales de la position B et de la position C.
    Lorsque le chariot métallurgique 10, qui est toujours raccordé à la conduite flexible 20, retourne de la position C vers la position B, il s'arrête dans sa position d'accouplement prédéfinie. Le chariot d'accouplement 80 est avancé de sa position de garage en direction du chariot 10 pour pénétrer avec ses broches 62' et 62'' dans les alésages 60' et 60'' du deuxième demi-accouplement 24 accouplé au premier demi-accouplement. Puis le dispositif de commande 92 est actionné pour déplacer la plaque de verrouillage 66 de sa première position dans sa deuxième position. En d'autres termes, le deuxième demi-accouplement 24 est déverrouillé par rapport au premier demi-accouplement 22 et est verrouillé par rapport au chariot d'accouplement 80. Ensuite le chariot d'accouplement 80 est retiré dans sa position de garage. Le chariot métallurgique 10 peut maintenant poursuivre sa course de la position B dans la position A, sans devoir entraíner la conduite flexible 20.
    Il sera apprécié que ni l'opération d'accouplement, ni l'opération de désaccouplement du chariot métallurgique 10 à la conduite flexible 20 ne nécessitent une intervention humaine sur le chariot 10.
    Dans l'exécution décrite ci-dessus la conduite flexible 20 comprend essentiellement des tuyaux flexibles pour des gaz de traitement. Il est cependant évident que cette conduite flexible 20 pourrait aussi comprendre des tuyaux pour de l'air comprimé et pour des liquides, ainsi que des câbles pour le transfert d'énergie électrique ou de signaux; à condition d'équiper le premier demi-accouplement et le deuxième demi-accouplement avec des demi-raccords adéquats.

    Claims (12)

    1. Dispositif pour l'accouplement d'un chariot métallurgique (10) à une conduite flexible (20), comprenant
      un premier demi-accouplement (22) monté sur le chariot métallurgique (10),
      un deuxième demi-accouplement (24) connecté à une extrémité de la conduite flexible (20) et conçu de façon à pouvoir être reçu sur le premier demi-accouplement (22),
         caractérisé
      en ce que une station d'accouplement (26) est localisée près d'une position d'accouplement prédéfinie pour le chariot métallurgique (10), cette station d'accouplement (26) comprenant
      un bloc de support (86) conçu pour recevoir et supporter ledit deuxième demi-accouplement (24),
      des moyens d'entraínement pour déplacer le bloc de support (86) d'une position de garage en direction du premier demi-accouplement (22) et vice versa, lorsque le chariot métallurgique (10) se trouve dans sa position d'accouplement prédéfinie, et
      un dispositif de commande (92), et
      en ce que le deuxième demi-accouplement (24) est muni d'un dispositif de verrouillage qui est actionnable par ledit dispositif de commande et qui définit
      une première position de verrouillage dans laquelle il coopère avec au moins un élément du premier demi-accouplement (22) de façon à verrouiller le deuxième demi-accouplement (24) en position accouplée sur le premier demi-accouplement (22), et
      une deuxième position de verrouillage dans laquelle il coopère avec au moins un élément dudit support de façon à verrouiller le deuxième demi-accouplement (24) sur son support sur la station d'accouplement (26).
    2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième demi-accouplement (24) forme une unité avec une structure de guidage et de fixation (70) pour la conduite flexible (20).
    3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
      en ce le bloc de support (86) comprend une première paire de broches (62', 62") engageables dans une première paire d'alésages (60', 60") du deuxième demi-accouplement (24), et
      en ce le premier demi-accouplement (22) comprend une seconde paire de broches (44', 44") engageables dans une seconde paire d'alésages (58', 58") du deuxième demi-accouplement (24).
    4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les broches d'une paire sont symétriques par rapport à l'axe d'accouplement (38).
    5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage comprend une plaque de verrouillage (66) qui est déplaçable entre une première position et une deuxième position de façon que dans la première position elle s'engage dans des encoches (64) de la première paire de broches (62', 62") pour verrouiller le deuxième demi-accouplement (24) sur le bloc de support (86) de la station d'accouplement (26), et que dans la deuxième position elle s'engage dans des encoches (64) de la deuxième paire de broches (44', 44") pour verrouiller le deuxième demi-accouplement (24) sur le premier demi-accouplement (22).
    6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque de verrouillage (66) comprend un levier d'actionnement (68), et en ce que le dispositif de commande (92) comprend deux vérins de commande (94, 96) symétriques par rapport au levier d'actionnement (68).
    7. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 6, caractérisé
      en ce que le premier demi-accouplement (22) est monté sur le chariot métallurgique (10) de façon à avoir un degré de liberté selon une première direction perpendiculaire à l'axe d'accouplement (38), et
      en ce que le bloc de support (86) est monté sur la station d'accouplement (26) de façon à avoir un degré de liberté selon une deuxième direction qui est perpendiculaire à l'axe d'accouplement (38) et perpendiculaire à ladite première direction.
    8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le degré de liberté du bloc de support (86) est défini selon une direction horizontale par des éléments élastiques (88, 90) symétriquement autour d'une position centrale.
    9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le degré de liberté du premier demi-accouplement (22) est un degré de liberté vertical défini contre des éléments élastiques (42) produisant une force élastique vers le haut.
    10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un des deux demi-accouplements (24) comprend un demi-raccord mâle (30) qui coopère avec un demi-raccord femelle (28) de l'autre demi-accouplement (22).
    11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le demi-raccord mâle (30) est coulissable axialement contre l'action d'un ressort (52).
    12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la conduite flexible (20) comprend au moins un tuyau flexible de gaz.
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