L'invention concerne un dispositif de montage d'une busette collectrice d'un récipient de
coulée et une telle busette collectrice.
Une busette collectrice est un conduit tubulaire en matériau réfractaire qui est fixé par
exemple sous une poche de coulée pour guider l'acier liquide s'écoulant de la poche et former
un jet d'acier.
L'acier s'écoule à travers une ouverture ménagée dans la paroi de fond de la poche,
ouverture qui est délimitée par exemple par une busette interne à laquelle sont adjoints des
moyens de régulation, sous la forme d'une quenouille obturant son embouchure supérieure, ou
d'un jeu de plaques ajourées disposées à son embouchure inférieure.
Dans ce dernier cas, une première plaque est maintenue immobile contre la busette
interne et une deuxième plaque est montée sur un chariot mobile pour glisser contre la première
plaque en désaxant son ajour par rapport à celui de la première plaque. Suivant que le jet
d'acier peut ou non être déplacé en cours de coulée, la busette collectrice est plaquée soit
contre la deuxième plaque, elle se déplace alors avec le chariot, soit contre une troisième
plaque immobile qui prend la deuxième plaque en sandwich avec la première, la busette
collectrice est alors fixe.
Dans les deux cas, la busette collectrice est généralement maintenue contre la plaque
(la deuxième ou la troisième) grâce à une douille à baïonnettes qui ceinture une portion
supérieure de la busette collectrice comprenant une collerette annulaire d'appui.
Sur la douille, des dents latérales externes sont espacées angulairement de manière à
laisser entre elles un dégagement permettant d'insérer la douille par translation axiale entre des
rampes formées sur le support, puis de la faire pivoter autour de son axe pour amener les dents
sur ces rampes. Les dents étant légèrement inclinées, ce pivotement provoque un vissage qui a
pour effet d'appliquer la face supérieure de la busette collectrice introduite dans la douille contre
la plaque, avec une pression qui dépend du couple de serrage.
Dans le cas où les moyens de régulation sont constitués par une quenouille, aucune
plaque n'est ajoutée à l'embouchure de la busette interne et la busette collectrice est
directement appliquée contre la busette interne à l'aide d'une douille à baïonnettes.
Dans la suite de la description, on désigne «pièce de fond» la pièce contre laquelle la
busette collectrice doit être appliquée. Cette pièce de fond peut donc être notamment une
plaque mobile, une plaque fixe ou une busette interne.
Ce mode de fixation connu de la busette collectrice sur la pièce de fond permet une
utilisation satisfaisante du récipient de coulée mais une amélioration est tout de même possible
quant à la longévité de la douille et à la fiabilité du joint entre la busette interne et la pièce de
fond.
La présente invention vise à proposer une telle amélioration. La présente invention a
pour objet un dispositif de montage d'une busette collectrice sur une pièce de fond d'un récipient
de coulée, la pièce de fond étant portée par un support, le dispositif comprenant des moyens
d'appui pour appuyer la busette collectrice sur le support de la pièce de fond et l'appliquer par
réaction contre sur la pièce de fond. Ce dispositif est caractérisé en ce que les moyens d'appui
comprennent des moyens élastiques dont la déformation engendre la force avec laquelle la
busette collectrice s'appuie sur le support.
Ces moyens élastiques ont pour effet de limiter les conséquences néfastes des
dilatations de la busette collectrice lors de ses premières utilisations.
Des mesures réalisées par la société demanderesse ont en effet mis en évidence une
déformation plastique non négligeable de la douille à baïonnettes, déformation qui nuit au bon
positionnement de la busette collectrice après plusieurs utilisations.
La société demanderesse a en outre identifié un phénomène de retrait de la busette
collectrice à la suite de ses premières utilisations, ce qui peut, à la longue, accentuer son
mauvais positionnement.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens élastiques sont
constitués par des ressorts intercalés entre des dents d'une douille à baïonnettes ceinturant la
busette collectrice et des appuis portés par le support de la pièce de fond. Dans une version
avantageuse, chaque dent présente, sur sa face en contact avec le ou les ressorts, un profil
incliné formant une rampe, de sorte que la rotation de la busette collectrice entraíne, dans un
premier temps, son vissage jusqu'à ce qu'elle soit appliquée contre la pièce de fond, puis, dans
un second temps, une précontrainte des ressorts.
Dans le cadre de la présente invention, les ressorts peuvent être des ressorts
hélicoïdaux, des ressorts à gaz, une ou plusieurs rondelles belleville, des ressorts de forme, etc.
Avantageusement, les moyens élastiques agissent par l'intermédiaire d'une pièce
mobile en contact permanent avec les moyens élastiques. De la sorte, on évite tout mouvement
relatif entre les moyens élastiques et une autre pièce; ce qui en réduit l'usure. En outre, cela
permet de réduire les dimensions des dents de la douille et, partant, le poids de la pièce.
Encore plus avantageusement, les moyens élastiques comprennent un levier dont le point
d'appui est solidaire du support de la pièce de fond et deux bras dont l'un s'appuie par
l'intermédiaire d'une pièce élastique sur le support de la pièce de fond et l'autre sur les dents de
la douille ou une pièce mobile intermédiaire, ledit levier étant conçu pour permettre une course
importante de la pièce contre laquelle il s'appuie (les dents de la douille ou la pièce mobile
intermédiaire). Par exemple, on peut prévoir un bras plus court du côté où il s'appuie par
l'intermédiaire d'une pièce élastique sur le support de la pièce de fond, par exemple dans un
rapport 5:1 à 1,5:1, de préférence de 2:1 qui offre un bon compromis entre l'encombrement et
l'effet recherché. De cette manière, l'opérateur peut décoller plus aisément la douille ou la pièce
mobile du support de la pièce de fond pour un effort donné sans nécessiter d'outillage
particulier. En outre, le système étant plus souple, il peut mieux compenser les dilatations
thermiques.
Selon l'invention, il peut être avantageux de disposer une couche d'un matériau souple,
résistant aux conditions d'utilisation de la busette collectrice, par exemple une couche de
graphite, sur la face de la busette collectrice destinée à venir s'appliquer contre la pièce de fond.
On améliore ainsi la qualité du joint entre la busette collectrice et la pièce de fond. De
préférence, ce matériau est rendu solidaire de la face de la busette avant son utilisation. De la
sorte, il est possible d'installer, en acierie, une busette collectrice très rapidement et sans devoir
opérer la moindre manipulation de joint.
La présente invention a également pour objet une busette collectrice d'un récipient de
coulée, caractérisée en ce qu'elle comporte, sur sa face supérieure en position d'utilisation, une
couche d'un matériau souple résistant aux conditions d'utilisation de la busette collectrice, par
exemple une couche de graphite.
Afin de faciliter la compréhension de l'invention, on va maintenant en décrire un mode
de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans
lesquels :
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'un moyen de régulation d'un récipient de coulée;
- la figure 2 est une vue de détail d'une busette collectrice et de son dispositif de montage.
Sur les deux figures, les éléments sont représentés tête en bas par rapport à leur
position d'utilisation dans laquelle ils sont montés sous un récipient de coulée.
Le moyen de régulation de la figure 1 comprend un chariot 1 en acier qui présente une
forme sensiblement parallélépipédique, muni, sur ses deux grands côtés, de glissières 2
permettant son déplacement par translation sur les rails (non représentés) d'un bâti (non
représenté), comme cela est connu.
Le chariot porte une plaque mobile 3 en matériau réfractaire qui est retenue dans un
logement en creux 4 de forme appropriée prévu sur la face du chariot destinée à être dirigée
vers le haut lorsque le chariot est utilisé.
La plaque mobile 3 comporte un orifice traversant 5 de section circulaire et le chariot
comporte, dans son logement 4, une ouverture 6 également circulaire mais de plus grand
diamètre. Lorsque la plaque est fixée sur le chariot, l'orifice traversant de la plaque et l'ouverture
circulaire du chariot sont concentriques.
La plaque mobile 3 suit les mouvements de translation du chariot 1 et joue ainsi son rôle
d'obturateur réglable, par désaxage de son orifice traversant 5 par rapport à l'orifice traversant
(non représenté) d'une autre plaque en matériau réfractaire (non représentée), désignée plaque
fixe, qui est fixée sous le récipient de coulée et contre laquelle la plaque mobile doit glisser.
Lors de la coulée, l'acier fondu passe par l'orifice traversant de la plaque mobile. Il est
ensuite guidé par une busette collectrice 7 qui est maintenue contre la plaque mobile 3.
Comme on le voit sur la figure 2, la busette collectrice est un conduit tubulaire en
matériau réfractaire comportant un canal axial 8 dont le diamètre est sensiblement identique à
celui de l'orifice traversant 5 de la plaque mobile 3. Extérieurement, la busette collectrice 7
comporte une face d'extrémité aval 9, de laquelle part une portion tronconique 10 aboutissant à
une première paroi latérale cylindrique 11 qui est prolongée, à proximité de son extrémité amont,
par un épaulement incliné 12 formant un angle de 60° avec son axe longitudinal, puis par une
seconde paroi latérale cylindrique 13 de plus grand diamètre que la première, aboutissant à une
face d'extrémité amont 14 par laquelle la busette s'appuie contre la plaque mobile 3.
La busette collectrice est retenue contre la plaque mobile, avec son canal axial dans le
prolongement de l'orifice traversant, grâce à un dispositif de montage qui comprend notamment
une douille à baïonnettes 15 et un réceptacle 16.
La douille 15, qui est réalisée en acier, comprend une portion centrale tubulaire 17 dont
le diamètre interne est très légèrement supérieur à celui de la première paroi latérale cylindrique
11 de la busette. A l'une de ses extrémités, qui est destinée à être dirigée vers le chariot mobile,
la portion tubulaire est prolongée par un évasement 18 dont la paroi interne forme un angle de
60° avec l'axe longitudinal de la douille. Cet évasement se prolonge radialement vers l'extérieur
par trois dents 19 réparties de façon régulière.
L'épaisseur de chaque dent 19 n'est pas constante mais va en croissant d'un bord radial
de celle-ci à l'autre, entre une épaisseur minimale et une épaisseur maximale. Le sens de
variation de l'épaisseur des trois dents est angulairement le même.
Une autre extrémité de la douille, opposée aux dents 19, comporte une collerette radiale
20 qui, d'une part, remplit une fonction de protection contre des projections d'acier fondu et,
d'autre part, offre une prise pour une clé de serrage grâce à une forme appropriée.
La douille 15 est destinée à être engagée axialement autour de la busette collectrice 7,
à partir de l'extrémité aval 9 de cette dernière, jusqu'à ce que son évasement 18 vienne prendre
appui sur l'épaulement incliné 12 de la busette.
Le réceptacle 16, qui est en acier, est assujetti au chariot mobile 3 par des vis (non
représentées) traversant des perçages ménagés dans le réceptacle.
Extérieurement, le réceptacle a une forme de révolution et comprend une cloche 22
prolongée, du côté du chariot, par un col 23.
Le diamètre interne du col 23 est légèrement supérieur au diamètre externe de la
seconde paroi latérale 13 de la busette, laquelle peut donc se loger dans le col, comme on le
voit sur les dessins. Le diamètre externe du col est plus petit que celui de l'ouverture 6 du
chariot, de sorte que le col pénètre avec un certain jeu radial dans cette ouverture, mais comme
il dépasse axialement de la cloche 22 sur une hauteur légèrement inférieure à l'épaisseur du
chariot dans son ouverture, le col demeure en retrait du fond du logement creux 4 pour la plaque
mobile.
La cloche 22 est délimitée par une paroi latérale 24 et un fond annulaire plat 25 reliant
ladite paroi latérale au col 23.
Le diamètre externe de la paroi latérale 24 et du fond annulaire 25 est supérieur au
diamètre de l'ouverture 6, dans une mesure telle que le fond annulaire de la cloche recouvre le
bord de l'ouverture et peut ainsi s'appuyer fermement sur le chariot.
La face interne 26 de la paroi latérale 24 comporte trois bossages 27 régulièrement
répartis, qui laissent libre un volume cylindrique, concentrique au réceptacle, dont le diamètre
est légèrement supérieur au diamètre externe de la portion centrale tubulaire 17 de la douille 15,
de sorte que ladite portion tubulaire 17 tient au milieu des bossages 27 du réceptacle. Entre les
bossages, la paroi interne 26 du réceptacle forme des échancrures 28 dont les dimensions sont
suffisamment grandes pour que la douille 15 puisse être engagée dans le réceptacle 16 par un
mouvement de translation axial, ses dents 19 étant présentées au droit des échancrures 28.
Comme on le voit mieux sur la figure 2, chaque bossage 27 prend naissance à une
distance axiale e du fond et s'étend jusqu'au bord libre 29 du réceptacle, opposé au fond 25.
La distance axiale e entre chaque bossage et le fond de la cloche est supérieure à
l'épaisseur maximale de chaque dent 19.
Une chambre cylindrique, d'axe parallèle à l'axe longitudinal du réceptacle, est percée
dans chaque bossage et comprend, en partant du bord libre 29 du réceptacle, tout d'abord une
première portion taraudée 30 apte à recevoir une vis sans tête 31 à alésage hexagonal, puis
une deuxième portion 32 de plus petit diamètre, apte à recevoir, d'une part, un ressort hélicoïdal
33 pouvant s'y comprimer axialement et, d'autre part, un patin cylindrique 34 muni, du côté du
ressort, d'une collerette annulaire 35 dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la
deuxième portion 32 de la chambre, de manière à pouvoir y coulisser axialement, et enfin une
troisième portion 36, servant d'épaulement de retenue du patin, dont le diamètre est légèrement
supérieur à celui du patin et dont la hauteur est inférieure à celle du patin, collerette 35 exclue,
de sorte que le patin peut faire saillie de la chambre cylindrique en direction du fond de la
cloche. Cet épaulement doit néanmoins avoir une épaisseur suffisante pour résister à la
poussée du ressort hélicoïdal 33 lorsqu'il est précontraint par la vis.
Les patins sont dimensionnés pour que l'espace libre entre un patin faisant saillie au
maximum de la chambre cylindrique et le fond de la cloche soit supérieur à l'épaisseur maximale
d'une dent.
Ainsi, une fois la douille 15 engagée axialement dans réceptacle jusqu'à mise en contact
de ses dents contre le fond de la cloche, le bord radial d'épaisseur minimale de chaque dent se
présente en face de l'espace laissé libre entre chaque patin 34 et le fond 25 de la cloche. Par
rotation de la douille, ledit bord radial de la dent 19 s'insère entre le patin et le fond. Si ce
mouvement de rotation se poursuit, la dent finit par repousser le patin dans la chambre
cylindrique, en comprimant d'avantage le ressort hélicoïdal 33.
On comprend que le réceptacle et la douille à baïonnettes constituent des moyens pour
appuyer la busette collectrice sur le chariot et appliquer ladite busette par réaction contre la
plaque mobile.
Les ressorts hélicoïdaux constituent des moyens élastiques par l'intermédiaire desquels
la busette collectrice s'appuie sur le chariot. La force d'appui de la busette collectrice sur le
chariot, imprimée par les ressorts hélicoïdaux sous contrainte, détermine la force de réaction par
laquelle la busette s'appuie contre la plaque mobile.
Sur la figure 2, on voit également que la busette 7 comporte, sur sa face supérieure en
position d'utilisation, c'est-à-dire sur sa face d'extrémité 14 qui est destinée à entrer en contact
avec la plaque mobile 3, une couche de graphite qui peut être appliquée, par exemple par
collage, de manière à être pré-positionnée au moment de la première mise en place de la
busette collectrice sur le chariot.
Grâce à la présence des ressorts hélicoïdaux, toute dilatation produite lors de la coulée
du métal fondu et tendant à repousser la busette collectrice vers le bas (en position d'utilisation)
est absorbée par déformation des ressorts.
Le réceptacle et la douille sont ainsi préservés de tout risque de déformation plastique
résultant de cette dilatation.
En outre, par une mesure du couple de vissage, on peut déterminer le niveau de
précontrainte des ressorts, c'est-à-dire la force avec laquelle la busette collectrice est appliquée
contre la plaque mobile.
Les différents avantages procurés par l'invention permettent en particulier de compenser
d'éventuels défauts de surface entre la busette collectrice et la plaque mobile, sans qu'il soit
nécessaire d'intercaler une couche de ciment frais entre la busette collectrice et la plaque mobile
au moment de sa première introduction dans le support.
L'absence d'un tel ciment facilite d'ailleurs le resserrage de la douille après les
premières coulées, si nécessaire.
Il est bien entendu que l'exemple qui vient d'être décrit ne présente aucun caractère
limitatif.