FR2559081A1

FR2559081A1 - REFRACTORY WEAR PIECES FOR SLIDING SHUTTERS

Info

Publication number: FR2559081A1
Application number: FR8501466A
Authority: FR
Inventors: Bernhard Tinnes
Original assignee: Metacon AG
Current assignee: Metacon AG
Priority date: 1984-02-02
Filing date: 1985-02-01
Publication date: 1985-08-09
Also published as: GB8502636D0; JPS60166162A; GB2153977A; BE901609A; IT8547606A0; DE3403522A1; ZA85813B

Abstract

PIECES D'USURE REFRACTAIRES, TELLES QUE BUSETTES, PLAQUES ET TUBES POUR OBTURATEURS COULISSANTS, COMPORTANT DES OUVERTURES D'ECOULEMENT COAXIALES POUR LA COULEE DU BAIN ET ETANT MUTUELLEMENT RACCORDEES PAR L'INTERMEDIAIRE DE MOYENS D'ETANCHEITE. LES MOYENS D'ETANCHEITE SONT REALISES SOUS LA FORME DE SURFACES DE REVOLUTION 8A, 9A QUI S'ENGAGENT L'UNE DANS L'AUTRE EN FORMANT UN JOINT PERIPHERIQUE LINEAIRE OU EN FORME DE BANDE. DE CETTE FACON, POUR LES PIECES D'USURE MUTUELLEMENT RACCORDEES DANS L'OBTURATEUR COULISSANT, EN PARTICULIER POUR DEUX PIECES D'USURE QUI SONT CONNUES PAR EXPERIENCE POUR AVOIR DES UREES DE VIE INEGALES, ON OBTIENT UN JOINT D'ETANCHEITE ETANCHE AUX GAZ ET EXEMPT DE MORTIER QUI ADMET DES TOLERANCES D'INCLINAISON PAR RAPPORT AUX AXES LONGITUDINAUX DES PIECES D'USURE.REFRACTORY WEARING PARTS, SUCH AS BUSES, PLATES AND TUBES FOR SLIDING SHUTTERS, INCLUDING COAXIAL DRAIN OPENINGS FOR THE BATH FLOWING AND WHICH ARE MUTUALLY CONNECTED VIA SEALING MEANS. THE SEALING MEANS ARE REALIZED IN THE FORM OF REVOLUTION SURFACES 8A, 9A WHICH ENGAGE WITH ONE ANOTHER BY FORMING A LINEAR OR BAND-SHAPED PERIPHERAL JOINT. IN THIS WAY, FOR WEAR PARTS MUTUALLY CONNECTED IN THE SLIDING SHUTTER, IN PARTICULAR FOR TWO WEAR PARTS WHICH ARE KNOWN FROM EXPERIENCE TO HAVE UNEVEN LIFE UREES, A GAS-TIGHT SEAL IS OBTAINED AND MORTAR FREE THAT ALLOWS TOLERANCES OF TILT IN RELATION TO THE LONGITUDINAL AXES OF WEAR PARTS.

Description

- 1 - 2559081- 1 - 2559081

PIECES D'USURE REFRACTAIRES POUR OBTURATEURS COULISSANTS REFRACTORY WEAR PIECES FOR SLIDING SHUTTERS

L'invention se rapporte à des pièces d'usure ré- The invention relates to wearing parts which are

fractaires, telles que busettes, plaques et tubes pour obtu- fractures, such as nozzles, plates and tubes for ob-

rateurs coulissants, en particulier des récipients métallur- sliders, in particular metal containers.

giques contenant des bains d'acier en fusion, ces pièces comportant des ouvertures d'écoulement coaxiales pour la containing molten steel baths, these parts having coaxial flow apertures for

coulée du bain et étant mutuellement raccordées par l'in- casting of the bath and being mutually connected by the

termédiaire de moyens d'étanchéité. intermediate sealing means.

Comme on peut le voir par exemple par le brevet américain 38 41 539, il est usuel d'étancher avec du mortier en leurs points de raccordement les pièces d'usure (plaques et busettes) des obturateurs coulissants qui s'engagent librement les unes dans les autres et de les entourer d'une enveloppe métallique. Les joints de mortier assurent une As can be seen for example by US Pat. No. 38 41 539, it is customary to seal with mortar at their connection points the wearing parts (plates and nozzles) of the sliding shutters which freely engage one inside the other. the others and surround them with a metal envelope. Mortar joints ensure

étanchéité relativement fiable, mais présentent l'inconvé- relatively reliable, but have the disadvantage

nient qu'en cas d'abrasion plus rapide de l'une des pièces d'usure mutuellement raccordées, par exemple de la busette de sortie par rapport à la plaque tiroir, ces deux pièces étant de toute façon généralement réalisées sans liaison métallique, il est difficile de mettre en place la nouvelle pièce après défaillance de l'ancienne. Sur la pièce d'usure subsistant, il adhère en effet une quantité plus ou moins grande de mortier quel'on doit enlever au cours d'opérations longues et difficiles avant de pouvoir fixer la nouvelle deny that in case of faster abrasion of one of the mutually connected wear parts, for example of the outlet nozzle relative to the slide plate, these two parts being in any case generally made without metal connection, it is difficult to set up the new piece after failure of the old. On the remaining wear part, it actually adheres to a greater or lesser quantity of mortar which must be removed during long and difficult operations before being able to fix the new

pièce d'usure avec une nouvelle couche de mortier. wearing part with a new layer of mortar.

Par la demande de brevet allemand 17 58 960, il est certes connu d'appliquer l'une contre l'autre de façon étanche deux pièces réfractaires par l'intermédiaire d'une By the German patent application 17 58 960, it is certainly known to apply one against the other tightly two refractory pieces through a

surface concave sphérique et d'une surface convexe de for- spherical concave surface and a convex surface of

me correspondante, cependant une telle étanchéité ne peut pas être utilisée sur les pièces d'usure des obturateurs coulissants. Cela est dû en particulier au fait que les However, such a seal can not be used on wear parts of sliding shutters. This is due in particular to the fact that

différentes contraintes thermiques présentes dans les dif- different thermal stresses in the different

férentes pièces d'usure endommageraient les surfaces d'étan- wear parts would damage the surfaces of

chéité relativement grandes.relatively large cheetah.

-2 - 2559081-2 to 2559081

Pour les pièces d'usure mutuellement raccordées dans les obturateurs coulissants, en particulier pour deux pièces d'usure connues par expérience pour avoir des durées de vie inégales, la présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un joint sans mortier et étanche aux gaz qui admette des tolérances d'inclinaison par rapport aux axes For the wear parts mutually connected in the sliding shutters, in particular for two wear parts known from experience to have unequal durations of life, the present invention therefore aims to achieve a seal without mortar and gas-tight which has tolerances of inclination with respect to the axes

longitudinaux des pièces d'usure.longitudinal parts of wear parts.

Ce résultat est atteint pour l'essentiel selon l'in- This result is essentially achieved according to

vention par le fait que les moyens d'étanchéité sont réa- vention by the fact that the sealing means are

lisés sous la forme de surfaces de révolution s'engageant l'une dans l'autre en formant un joint périphérique linéaire in the form of surfaces of revolution engaging one into the other forming a linear peripheral seal

ou en forme de bande. Grâce à cette conception particuliè- or band-shaped. Thanks to this particular conception

rement simple à réaliser, il est possible de procéder àun it is easy to carry out, it is possible to

raccordement rapide et fiable des pièces d'usure sans uti- quick and reliable connection of wear parts without

lisation contraignante de mortier. Le joint périphérique qui en résulte supporte différentes contraintes thermiques relativement élevées au niveau des extrémités s'engageant l'une dans l'autre des pièces d'usure sans changement d'état, c'est-à-dire qu'il reste étanche aux gaz même en cas de conditions de fonctionnement plus ou moins sévères, et permet en outre un réajustement ultérieur fin des pièces d'usure. Il est avantageux que le joint périphérique par binding use of mortar. The resulting peripheral seal withstands various relatively high thermal stresses at the ends engaging one another in the wear parts without a change of state, that is to say, it remains watertight. gas even in case of more or less severe operating conditions, and further allows a subsequent readjustment end wear parts. It is advantageous that the peripheral seal by

rapport à l'axe de révolution identique à l'axe de l'ouver- compared to the axis of revolution identical to the axis of the opening

ture d'écoulement et à un angle droit formé avec celui-ci et renfermant les courbes planes des surfaces de révolution soit prévu dans une zone comprise entre 20 et 70 de l'angle droit. Dans cette zone, le risque est pratiquement and at a right angle formed therewith and containing the plane curves of the revolution surfaces is provided in an area between 20 and 70 of the right angle. In this zone, the risk is practically

exclu que l'une des pièces d'usure participant à l'étanche- excluded that one of the wear parts participating in the

ment soitdétériorée à la suite d'efforts engendrés par des dilatations thermiques ou que le joint périphérique soit endommagé d'une manière quelconque.Par ailleurs, pour les the deterioration caused by thermal expansion or that the peripheral seal is damaged in any way.For

joints périphériques en forme de bande, il s'est avéré avan- band-shaped peripheral seals, it has proven to be

tageux que la largeur du joint périphérique ne représente pas plus de la moitié de la distance comprise entre 209et 70 tageux that the width of the peripheral seal does not represent more than half of the distance between 209 and 70

_-3- _2559081_-3- _2559081

de l'angle et mesurée sur les courbes planes des surfaces de révolution. En ce qui concerne la conception du profil des surfaces de révolution, on peut procéder selon l'invention de façon que les courbes engendrant les surfaces de revo- lution ou de rotation représentent une courbe en arc de cercle de grand rayon et une courbe en arc de cercle de petit rayon ou que les courbes planes soient une droite et une courbe en of the angle and measured on the plane curves of the surfaces of revolution. With regard to the design of the profile of the surfaces of revolution, it is possible to proceed according to the invention so that the curves generating the revolving or rotating surfaces represent a curve of a circle of arc of large radius and an arcuate curve. circle or that the plane curves are a straight line and a curve in

arc de cercle. Dans tous les cas, on obtient des joints pé- arc. In any case, we obtain

riphériques linéaires sûrs s'adaptant au fonctionnement. Pour les joints périphériques en forme de bande, il s'est révélé préférable de donner le même profil aux courbes planes des safe linear interfaces adapting to the operation. For the band-shaped peripheral joints, it has proved preferable to give the same profile to the flat curves of the

surfaces de révolution dans la zone du joint. surfaces of revolution in the area of the joint.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la The invention will be better understood using the

description de modes de réalisation pris comme exemples, mais description of embodiments taken as examples but

non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: non-limiting, and illustrated by the accompanying drawing, in which:

la figure 1 est une coupe longitudinale d'un obtura- FIG. 1 is a longitudinal section of an obturator

teur coulissant pour poches; la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'un obturateur coulissant pour avant-creuset; les figures 3 à 6 représentent à une échelle agrandie sliding slider for pockets; Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 of a sliding shutter for forehearth; Figures 3 to 6 show on an enlarged scale

et en demi-coupe longitudinale des détails des joints d'étan- and in longitudinal half-section of the details of the

chéité entre les pièces d'usure réfractaires. between the refractory wear parts.

Sur la figure 1, la référence 1 désigne une poche de coulée pour l'acier qui comprend une enveloppe de tôle 2, un revêtement réfractaire 3 et une brique perforée 4 en aval de laquelle est monté un obturateur coulissant 5. L'obturateur comporte une busette d'entrée 6, une plaque de fond fixe 7 et une plaque tiroir 8 ainsi qu'une busette de sortie 9 qui, en même temps que la plaque tiroir 8, est montée dans un cadre porteur 10 qui les déplace pour amorcer l'écoulement du bain, l'arrêter ou le régler. Pour réduire la puissance du jet, par exemple en cas de.poche pleine au début de la coulée, la busette de sortie 9 - en vue de protéger la plaque tiroir contre toute usure prématurée - présente une ouverture d'écoulement étranglée et peut être remplacée selon les besoins - 4 - par des busettes ayant une autre section transversale, ce VI peut se faire au moyen d'une douilb métallique 11 pouvant être fixée In FIG. 1, reference numeral 1 designates a casting ladle for steel which comprises a sheet-metal casing 2, a refractory lining 3 and a perforated brick 4 downstream of which is mounted a sliding shutter 5. The shutter comprises a inlet nozzle 6, a fixed bottom plate 7 and a slide plate 8 and an outlet nozzle 9 which, together with the slide plate 8, is mounted in a carrier frame 10 which moves them to initiate the bath flow, stop it or adjust it. To reduce the power of the jet, for example in the case of a full pocket at the beginning of the casting, the outlet nozzle 9 - in order to protect the slide plate against premature wear - has a throttled flow opening and can be replaced according to needs - 4 - by nozzles having another cross section, this VI can be done by means of a metal sleeve 11 that can be fixed

au cadre porteur 10 par un raccordement à baïonnette. to the support frame 10 by a bayonet connection.

L'étanchéité entre la busette de sortie 9 et la plaque tiroir 8 s'effectue ici sans mortier,en ce sens que la busette 9 vient coiffer l'appendice 8b en forme de tronc de cône de la plaque 8 par une surface de révolution 9a qui a un profil intérieur en forme d'arc de cercle et coopère de façon étanche avec la surface de révolution extérieure The seal between the outlet nozzle 9 and the slide plate 8 is made here without mortar, in that the nozzle 9 caps the cone-shaped appendage 8b of the plate 8 by a surface of revolution 9a. which has an arcuate inner profile and cooperates sealingly with the outer surface of revolution

conique 8a en formant un joint périphérique lindaire. conical 8a forming a lindar peripheral seal.

A la différence de la figure 1, on peut voir sur la figure 2 un avant. creuset 12 qui sert à la coulée d'acier en lingotièreset dont l'enveloppe en tôle est désignée par 13, le revêtement réfractaire par 14 et la brique perforée In contrast to Figure 1, we can see in Figure 2 a front. crucible 12 which serves for pouring steel into ingot molds and whose sheet metal shell is designated by 13, refractory lining by 14 and perforated brick

par 15. A cette dernière se raccorde un obturateur coulis- 15. To the latter is connected a sliding shutter

sant 16. Celui-ci comporte une busette d'entrée 17, une pla- 16. This includes an inlet nozzle 17, a

que de fond fixe 18, une plaque tiroir 20 déplaçable au moyen d'un cadre porteur 19 ainsi qu'une plaque inférieure that fixed bottom 18, a slide plate 20 movable by means of a carrier frame 19 and a lower plate

21 également maintenue en position fixe et munie d'une bu- 21 also maintained in a fixed position and equipped with a

sette de sortie 22 avec laquelle elle est logée dans un ca- exit 22 with which she is housed in a

dre commun 23. Ce cadre présente une bride 24 pour le rac- 23. This frame has a flange 24 for

cordement d'un tube de coulée 25, faisant saillie dans la lingotière non représentée, à la busette de sortie 22 à stringing of a pouring tube 25, projecting into the not shown mold, to the outlet nozzle 22 to

l'aide d'un panier support 26 et d'un clavetage 27. L'étan- using a support basket 26 and a keyway 27. The

chéité entre la busette de sortie 22 et le tube de coulée gap between the outlet nozzle 22 and the pouring tube

est assurée, comme dans le mode de réalisation de la fi- is ensured, as in the embodiment of the

gure 1, par des surfaces de révolution 22a et 25a s'enga- 1, with surfaces of revolution 22a and 25a

geant l'une dans l'autre en formant un joint périphérique linéaire, mais ici cependant, à l'inverse de la figure 1, la surface 22a à profil en forme d'arc est prévue sur la busette de sortie 22, donc sur la pièce d'usure s'engageant forming a linear peripheral seal, but here, however, contrary to FIG. 1, the arc-shaped surface 22a is provided on the outlet nozzle 22, so on the engaging wear part

à l'intérieur, tandis que la surface 25a en forme d'enton- on the inside, while the enamel-shaped surface 25a

noir est prévue sur la pièce d'usure l'entourant à l'exté- black is provided on the wear part surrounding it on the outside.

rieur, c'est-à-dire sur le tube de coulée 25. laughter, that is to say on the pouring tube 25.

L'étanchéité exempte de mortier de la figure 2 est représentée agrandie à la figure 3 sur laquelle on peut voir The mortar-free seal of Figure 2 is shown enlarged in Figure 3 on which can be seen

- 5 - 2559081- 5 - 2559081

distinctement que le joint périphérique linéaire des sur- distinctly that the linear peripheral joint of the sur-

faces de révolution 22a et 25a prévues sur la pièce d'usure 22 s'engageant à l'intérieur et sur la pièce d'usure 25 faces of revolution 22a and 25a provided on the wear part 22 engaging inside and on the wear part 25

entourant celle-ci à l'extérieur se situe dans une zone an- surrounding it is located in an

gulaire 28 définie par deux rayons 29 et 30. Ces deux rayons gular 28 defined by two radii 29 and 30. These two radii

appartiennent à un cercle 31 traversant le joint périphé- belong to a circle 31 crossing the peripheral joint

rique et se coupent sur l'axe de révolution 32 des surfaces de révolution 22a.et 25a. La zone angulaire 28 se trouve, mesurée sur l'axe de révolution 32, dans la plage située and cut themselves on the axis of revolution 32 of the revolution surfaces 22a and 25a. The angular zone 28 is, measured on the axis of revolution 32, in the range

entre 20 et 70 d'un angle droit.between 20 and 70 from a right angle.

La figure 4 représente un exemple avec une pièce Figure 4 shows an example with a coin

d'usure enveloppante extérieure 33 dont la surface de révo- of outer wraparound wear 33 whose revolving surface

lution 33a présente une courbe en arc de cercle avec centre situé sur l'axe de révolution 32, tandis que dans la pièce d'usure intérieure 34 la courbure de l'arc de cercle de la surface de révolution 34a est sensiblement plus petite, si bien que l'on peut parler d'un joint périphérique à profil sphérique dont le contact linéaire a lieu dans la zone Figure 33a presents a curve in a circular arc with a center located on the axis of revolution 32, while in the inner wear part 34 the curvature of the arc of the revolution surface 34a is substantially smaller, if although we can speak of a spherical profile peripheral seal whose linear contact takes place in the zone

angulaire précitée.aforementioned angular.

Sur les figures 5 et 6, le joint périphérique a un profil en forme de bande, c'est-à-dire que les deux courbes planes, de profil identique et tournant autour de l'axe de révolution 32, des surfaces de révolution 35a et 36a, au niveau de la pièce d'usure enveloppante extérieure 35 et de la pièce d'usure 36 engagée à l'intérieur se touchent, en plus d'un contact de joint linéaire, sur une base plus large du profil, la longueur de la courbe plane du profil de la surface de révolution 36a correspondant à la largeur sur laquelle agit le joint périphérique. Ici aussi, l'étanchéité se produit dans la zone angulaire susmentionnée sous réserve que la largeur de la bande représente tout au plus la moitié de la distance comprise entre 20 et 700 de l'angle dans la In FIGS. 5 and 6, the peripheral seal has a profile in the form of a strip, that is to say that the two plane curves, of identical profile and rotating around the axis of revolution 32, surfaces of revolution 35a. and 36a, at the outer wraparound wear member 35 and the wear member 36 engaged thereon, in addition to a linear seal contact, on a wider base of the profile, the length of the plane curve of the profile of the surface of revolution 36a corresponding to the width on which the peripheral seal acts. Here too, the sealing occurs in the aforementioned angular zone provided that the width of the strip is at most half the distance between 20 and 700 of the angle in the

zone d'étanchéité.sealing area.

En principe, les surfaces de révolution peuvent être interchangées comme on peut le voir sur la figure 6 ou In principle, the surfaces of revolution can be interchanged as can be seen in Figure 6 or

la pièce d'usure enveloppante extérieure 37 porte la sur- the outer wraparound wear part 37 bears the

- 6 - 2559081- 6 - 2559081

face de révolution 37a en forme de bande qui coopère avec face of revolution 37a strip-shaped which cooperates with

la surface de révolution 38a plus grande de la pièce d'usu- the larger surface of revolution 38a of the usu-

re 38 engagée a l'intérieur. Par ailleurs, au lieu des profils en arc de cercle représentés dans les exemples, on peut aussi utiliser des profils ellipsoldaux, paraboliques re 38 engaged inside. Furthermore, instead of the arcuate profiles shown in the examples, it is also possible to use ellipsoldal, parabolic profiles.

ou analogues.or the like.

- 7 2559081- 2559081

Claims

1. Refractory wear parts, such as nozzles, pleats and sliding shutter tubes, in particular metallurgical vessels containing molten steel baths, these parts having flow openings

coaxial for the casting of the bath and being mutually

corded by means of sealing means,

characterized by the fact that the sealing means are

in the form of surfaces of revolution (8a, 9a; 22a, 25a; 33a, 34a; 35a, 36a and 37a, 38a) engaging one into the other forming a linear peripheral seal

or band-shaped.

2. Wear parts according to claim 1, characterized

characterized in that the peripheral seal with respect to the axis of revolution identical to the axis (32) of the opening

flow and at a right angle formed with it and

closing the plane curves of the revolution surfaces (8a, 9a, 22a, 25a, 33a, 34a, 35a, 36a and 37a, 38a) is provided

in an area between 20 and 70 of the right angle.

3. Wearing parts according to claim 2, characterized

characterized in that the width of the peripheral seal is not more than half the distance between 20 and 70 of the angle and measured on the plane curves of the surfaces of revolution (8a, 9a, 22a, 25a;

34a; 35a, 36a and 37a, 38a).

4. Wearing parts according to any one of the

1 to 3, characterized in that the plane curves of the revolution surfaces (33a and 34a) represent a curve of a circle of large radius and a curve of

small circle arc.

5. Wearing parts according to any one of the

1 to 3, characterized by the fact that the plane curves of the surfaces of revolution (8a, 25a and 9a, 22a, 26a)

represent a straight line and an arcuate curve.

-8 - 2559081

6. Wear parts according to -1 any of the claims

1 to 3, characterized by the fact that the planar surfaces of the revolving surfaces (35a to 38a) have the same

curve profile in the joint area.