LU84815A1 - Soupape de coulee d'un fluide sous pression - Google Patents

Description

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Soupape de coulée d'un fluide sous pression

La présente invention concerne des soupapes destinées à contrôler l'écoulement d'une matière en fusion hors d'un récipient et, plus particulièrement, S des soupapes dont des exemples sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique K° Re 27.237, 4.063.668 et 4.314.659. Dans ces dispositifs, un mouvement relatif est appliqué à des plaques réfractaires opposées de la soupape en réponse à une coulée 10 contrôlée ou à l'interruption de celle-ci.

Depuis un siècle au moins, des tentatives ont été entreprises dans le but de mettre au point un dispositif externe.destiné à contrôler l'écoulement d'une matière en fusion hors d'un récipient. Un des 15 dispositifs les plus anciens est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 311.902 accordé en 1885 au nom de Lewis. Au cours des années, un certain nombre de perfectionnements apportés à ce dispositif ont été brevetés, mais aucun d'eux n'a eu un succès com-20 mercial jusque dans les années 1960. Ultérieurement, il s'est avéré nécessaire de maintenir un métal en fusion dans un récipient pendant des périodes prolongées et l'avènement de la coulée continue de l'acier a mis en évidence l'utilité d'une coulée pendant de plus lon-25 gués périodes. A ce moment, on a utilisé, pour ce contrôle de coulée, des soupapes dont la conception est basée principalement sur le brevet de Lewis et le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° Re. 27.237, soupapes dans lesquelles on emploie des plaques sollicitées par 30 des ressorts. Depuis ce temps, d'autres dispositifs sont entrés en ligne de compte et un certain nombre de * brevets de perfectionnement concernent le moyen destiné à assujettir les dispositifs au récipient en vue de permettre un entretien plus aisé, ou des procédés alter-^_ 35 natifs pour l'application de la pression d'étanchement.

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Des exemples significatifs de ces brevets sont le brevet des Etats-Unis d’Amérique N° 3.604.603 illustrant des tubes dans lesquels est enfermé un fluide sous pression et qui sont situés en dessous des bords 5 d’une plaque coulissante parallèles a la course de cette dernière, et le brevet des Etats-Unis d’Amérique N° 4.063.668 dans lequel on décrit une plaque coulis-- santé supportée par plusieurs dispositifs de pression répartis en dessous de la plaque. Les limitations 10 physiques imposées a la localisation de ces dispositifs de pression empêchent l’obtention d’une pression uniforme sur toute la surface de la plaque coulissante. Des dispositifs à ressorts mécaniques subissent une perte de force à une température élevée, tandis 15 que les unités de pression scellées utilisées en lieu et place de ressorts· mécaniques peuvent entraîner des forces d*étanchement excessives à des températures élevées. Des forces d’étanchement incontrôlées peuvent avoir pour résultat l'obligation d’appliquer une force 20 de glissement élevée en rendant ainsi malaisées l’ouverture et la fermeture du dispositif pour procéder à un remplacement du matériau réfractaire.

La présente invention a pour objet l’obtention, dans .une structure de soupape à plaque coulïssan-25 te pour une matière en fusion, d’une pression d’étan-chement uniforme, variable et contrôlable sur toute la surface de la plaque coulissante qui entoure la buse solidaire, cette pression devant être suffisante pour pousser les plaques réfractaires dans une position d’en-30 gagement mutuel étanche afin d’empêcher la pénétration de la matière en fusion entre elles.

Suivant un aspect de l’invention, on prévoit, dans une structure de soupape de ce type, un support périphérique destiné à empêcher les fuites de métal, 35 même si l’usure des plaques due aux effets thermiques

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i ' 3 t ! et à l'abrasion permet la formation d'une bavure de matière solidifiée entre les plaques.

La pression uniforme est appliquée à la plaque coulissante par mise sous pression d’un fluide à 5 l'intérieur d'une chambre ménagée dans le support de vanne coulissante situé immédiatement en dessous d'un diaphragme flexible supportant la plaque coulissante.

De préférence, ce diaphragme flexible est réalisé en une matière ayant une haute résistance à des tempéra-10 tures élevées, par exemple, l'acier inoxydable 316, et il est étiré à partir d'une matière en feuille suffisamment mince pour présenter une flexibilité adéquate. Cette épaisseur peut se situer dans l'intervalle allant de 0,381 à 1,905 mm suivant les dimensions des plaques j 15 de soupapes utilisées. La pression peut être appliquée à partir d'une source extérieure ou intérieure et elle peut être contrôlée au cours des phases de fusion et de coulée du cycle adopté; en outre, elle peut être complètement détendue pour faciliter l'ouverture et la 20 fermeture du dispositif au cours de la phase d'entretien du cycle. Le principe de la présente invention est applicable à des soupapes coulissantes du type à mouvement de va-et-vient comme illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.063.608 ou du type rotatif 25 comme illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4.314.659, de même qu'â des soupapes de la variété à deux plaques ou à trois plaques. Le principe est également applicable à des soupapes du type séquentiel illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 30 N° Re. 27.237, dans lesquelles des plaques individuelles sont poussées ou tirées séquentiellement en dessous de l'ouverture pour contrôler l'écoulement. De la meme manière, on peut adopter différents procédés pour la fixation, l'ouverture et la fermeture de la ! I , 4 tiné à imprimer un mouvement de va-et-vient ou de ro-tation à la plaque coulissante.

Le principe de la présente invention est applicable à une structure de soupape dans laquelle on 5 utilise des matériaux réfractaires qui sont revêtus, liés dans ou lamifiés avec un métal, ou encore à des matériaux réfractaires symétriques ou asymétriques.

Les plaques fixes et coulissantes peuvent éventuellement être identiques ou avoir une forme et/ou une 10 épaisseur différente(s).

Les objets et avantages ci-dessus de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après d’une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d’illustration 15 en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe centrale longitudinale de la première forme de réalisation du dispositif illustré dans une de ses positions de fermeture ou d'arrêt, dans laquelle l’orifice ménagé dans la 20 plaque coulissante est situé à la ligne centrale verticale A. Cette ligne de coupe est représentée par F1-F1 en figure 3; la figure 2 est une vue en coupe centrale longitudinale d'une variante du dispositif illustré en fi-25 gure 1, dans laquelle on utilise deux orifices de coulée dans la plaque coulissante. Cette variante du dispositif est également illustrée dans une position de fermeture ou d'arrêt dans laquelle les orifices de coulée de la plaque coulissante sont situés aux lignes 30 centrales verticales A et C; la figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1 et de la variante de la figure 2, prise suivant la ligne F3-F3 des figures 1 et 2; 35 la figure 4 est une vue en coupe horizontale - i 5 > de la chambre du support de plaque coulissante du dispositif de la figure 1. Cette coupe est représentée • par F4-F4 en figure 1; la figure 5 est une vue en coupe horizontale S de la chambre du support de vanne coulissante du dispositif selon la variante illustrée en figure 2. Cette coupe est représentée par F5-F5 en figure 2; la figure 6 est une vue en coupe centrale longitudinale de la deuxième forme de réalisation du dis-10 positif illustré dans une de ses positions de fermeture ou d'arrêt, dans laquelle l’orifice de la plaque coulissante est situé à la ligne centrale verticale A-Cette ligne de coupe est représentée par F6-F6 en figure 7 ; 15 la figure 7 est une vue en coupe transversale du dispositif de la· figure 6, prise sui\Tant la ligne F7-F7 de cette dernière; la figure 8 est une vue en coupe horizontale de la chambre du support de plaque coulissante du dis-20 positif de la figure 6. Cette ligne de coupe est indiquée par F8-F8 dans les figures 6 et 7 ; la figure 9 est une vue en coupe centrale longitudinale de la troisième forme de réalisation du dispositif illustré dans une de ses positions de ferme-25 ture ou d’arrêt,‘dans laquelle l’orifice de la plaque coulissante est situé à la ligne centrale verticale A. Cette ligne de coupe est représentée par F9-F9 en figure 10; la figure 10 est une vue en coupe transversale 30 du dispositif de la figure 9, prise suivant la ligne F10-F10 de cette dernière; la figure 11 est une vue en coupe horizontale de“ la chambre du support de plaque coulissante du dispositif de la figure 9. Cette ligne de coupe est in-35 diquée par Fil-FIT dans les figures 9 et 10; ! s 6 » la figure 12 est une vue en coupe centrale longitudinale d’une soupape du type à étranglement séquentiel et à trois plaques illustrant l'application d’un support fournissant une force d’étanchement uni-5 forme autour de l’orifice de coulée. Cette ligne de . coupe de la figure 12 est indiquée par F12-F12 en fi gure 14; la figure 13 est une vue éclatée du support de plaque coulissante,d’un support de tube de coulée 10 submergé,d'un tube de coulée submergé et d'une plaque de recouvrement pour ce tube; la figure 14 est une coupe transversale de la soupape de la figure 12, prise suivant la ligne F14-F14 de cette dernière; 15 la figure 15 est une vue en coupe verticale d’une poche de coulée et d’une soupape rotative. La ligne de coupe de la figure 15 est représentée par F15-F15 en figure 16; et la figure 16 est une vue en coupe horizontale 20 de la soupape rotative de la figure 15. La ligne de coupe de la figure 16 est représentée par F16-F16 en figure 15.

La coupe longitudinale de la figure 1 illustre un récipient L, en l’occurrence, une poche de cou-25 lée en source comportant une enveloppe extérieure métallique 1 avec, dans son fond, une plaque de niveau destinée à définir une surface de niveau pour la fixation de la plaque de montage 4 de la soupape V. Le récipient L comporte un revêtement intérieur réfractai-30 re 2 avec une ouverture 3 centrée au-dessus de la soupape V.

La soupape V comporte une plaque de montage 4 boulonnée au fond de niveau de l’enveloppe extérieure 1 de la poche de coulée. Une plaque réfractaire fixe â orifi-35 ce 6 est retenue contre la plaque de montage 4 par des /-- 7 plaques d'appui 5.

Le bâti 7 de la soupape V est assujetti de manière amovible à la plaque de montage 4. A ce bâti 7, est assemblé le dispositif de commande 8, en l'oc-5 currence., un cylindre hydraulique qui est utilisé pour déplacer le porte-soupape 9. Ce porte-soupape 9 déplace à son tour la plaque réfractaire coulissante 10, la buse réfractaire solidaire 11 et l'écran thermique coulissant 12, de telle sorte que la ligne centrale 10 de l'orifice ménagé dans la plaque réfractaire coulissante 10 et la buse réfractaire solidaire 11 puisse être amenée en alignement avec l'orifice de la plaque réfractaire fixe à orifice 6, à la ligne centrale B, afin de permettre la coulée. Lorsque le porte-soupape 15 9 est déplacé vers la ligne centrale A ou C, l'orifice de la plaque réfractaire coulissante 10 est déplacé en dehors de sa position d'alignement avec l'orifice de la plaque réfractaire fixe, ce qui a tout d'abord pour effet d'étrangler le courant, puis d’interrompre complè-20 tement ce dernier et d'arrêter ainsi la coulée. Les plaques d'appui 5 servent également à empêcher la partie de la plaque coulissante 10 qui empiète sur la plaque fixe 6, de s’incurvex' vers le haut.

Le porte-soupape 9 comporte une base rigide 13 25 à laquelle est soudé un diaphragme flexible 14 s'étendant pratiquement sur toute la surface de cette base 13. Un passage 15 reliant la chambre ménagée entre le porte-soupape 9 et le diaphragme 14 à une source extérieure de fluide sous pression, permet la mise sous 30 pression de cette chambre. Si l'on souhaite un refroidissement, une canalisation d'échappement utilisée en variante et reliée à un détendeur de pression peut être prévue sur le côté opposé. Cette canalisation d’échappement n’est pas représentée. La buse réfractaire 11 35 est maintenue contre la plaque réfractaire coulissan-

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8 te 10 par un dispositif de retenue 16 qui, dans la forme de réalisation illustrée, est un écrou tubulai-- re vissé dans la base rigide 13 du porte-soupape. A cette base rigide 13 du porte-soupape, est également 5 fixé l’écran thermique coulissant 12.

La figure 2 illustre une variante du dispositif de la figure 1, dans laquelle on utilise une partie coulissante avec deux orifices de coulée. Comme le montre cette figure, les deux orifices ont nor-10 malement des alésages différents afin d’assurer des vitesses de coulée différentes pour une ouverture maximum. Chacun des orifices coulissants peut être soit aligné avec la plaque réfractaire fixe à orifice 6 à la ligne centrale B, soit déplacé en dehors de sa 15 position d’alignement comme représenté dans le dessin afin d’assurer l’interruption de la coulée.

La figure 3 est une coupe transversale du dispositif de la figure 1 et elle représente également une coupe transversale de la variante de la figure 2 20 (les deux coupes transversales étant identiques) montrant l'accouplement articulé 17 et l'accouplement articulé de verrouillage 18, fixant de manière amovible le bâti de soupape 7, ainsi-que les éléments qui y sont solidarisés et les éléments qu’il renferme, notamment 25 le porte-soupape-9, dans une relation de position non réglable vis-à-vis de la plaque de montage 4. L'accouplement articulé 17 comprend un pivot 19 reliant la plaque de montage 4 à une longue biellette 20. Un pivot 23 relie une courte biellette 21 à la longue biel-30 lette 20, tandis qu'un pivot 24 relie la courte biellette 21 au bâti 7. L'accouplement articulé de verrouillage 18 comprend un pivot 19 reliant la plaque de montage 4‘à la longue biellette 20. Le pivot 23 relie les biellettes longue et courte l’une à l'autre, tan-35 dis que le pivot 24 relie la courte biellette au bâti 7.

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La figure 4 est une coupe de la chambre ménagée dans le porte-soupape 9 du dispositif de la figure 1. Cette figure illustre la base rigide 13 du porte-soupape, le diaphragme convoluté 14 et le passa-5 ge de fluide allant à la chambre 15 du porte-soupape. Cette vue illustre la façon dont la chambre et son diaphragme flexible convoluté 14 entrent en contact avec la plaque réfractaire coulissante 10 sur la totalité de la surface de cette plaque qui entoure la buse 10 solidaire 11.

La figure 5 est une coupe de la chambre ménagée dans le porte-soupape 9A de la variante du dispositif de la figure 2. Les mêmes éléments que ceux illustrés en figure 4 y sont représentés dans la mesure où 15 ils ont un rapport avec les deux soupapes coulissantes à orifice, et cette'vue illustre la façon dont la totalité de la surface de la plaque réfractaire coulissante 10A qui entoure deux buses solidaires 11 est forcée ä venir s'engager hermétiquement sur la plaque réfrac-20 taire fixe à orifice 6.

La figure 6 est une coupe centrale longitudinale de la deuxième forme de réalisation du dispositif, dans laquelle on utilise des" éléments réglables sous forme de boulons articulés 27, 28 ayant des extrémités 25 filetées pour assujettir le bâti de soupape 7B à la plaque de montage 4, de telle sorte que des pièces de repérage du type ä bossage 25 prévues dans le porte-soupape 9B localisent le bâti de soupape 7B, ainsi que les éléments qui y sont solidarisés et les éléments 30 qu'il renferme, dans une relation dans laquelle leur position vis-à-vis de la plaque de montage 4 est contrôlée par l'épaisseur combinée de la plaque réfractaire fixe à orifice 6 et de la plaque réfractaire coulissante 10 à l'état installé. Avec cette forme de réa-35 lisation, une course minimum de la partie supérieure 10 r 14B du diaphragme flexible est requise et, par consé-i quent, il n’est pas nécessaire que ce dernier soit con- voluté, ce qui a pour effet de réduire le coût et de prolonger la durée de vie du dispositif. La force 5 d'étanchement réelle appliquée aux plaques au cours de la coulée est toujours engendrée par la pression de fluide créée à l’intérieur de la chambre du porte- soupape 9B, mais les plaques réfractaires fixe et cou lissante sont maintenues dans une relation de conti-10 guïté indesserrable suffisante pour empêcher les fuites au cours de la période pendant laquelle la matière en fusion est coulée dans la poche et alors que l’ouverture 3 ménagée dans le revêtement intérieur réfractaire de la poche de coulée est remplie de sable ou d'une 15 autre matière réfractaire granulaire selon la pratique courante.

La figure 7 est une coupe transversale de la deuxième forme de réalisation illustrée en figure 6 et elle montre le boulon articulé 27 agissant à la manière 20 d’une charnière et passant à travers un trou pratiqué dans le bâti de soupape 7B. Le boulon articulé 28 agissant à la manière d’un verrou et qui vient s’engager dans le bâti de soupape ~7B, passe à travers une encoche, de telle sorte qu'il puisse être desserré pour le 25 faire ensuite pivoter en dehors de sa position, permettant ainsi de faire pivoter le bâti 7B en position d’ouverture alors qu'il reste assujetti au boulon articulé 27 faisant office de charnière. Les boulons articulés sont fixés à la plaque de montage 4 par des broches 29. 30 La figure 8 est une coupe horizontale de la chambre à fluide du porte-soupape 9B du dispositif des figures 6 et 7, et elle montre la base rigide 13B du porte-soupape, la partie supérieure du diaphragme flexible 14B et les pièces de repérage du type à bossage 25.

35 La figure 9 est une vue en coupe centrale Ion- /\ 11 r gitudinale de la troisième forme de réalisation du dispositif, dans laquelle on utilise les mêmes éléments réglables que dans la deuxième forme de réalisation pour assujettir le bâti de soupape 7B à la plaque 5 de montage 4. Toutefois, en lieu et place des pièces de repérage du type à bossage de la deuxième forme de réalisation, dans cette troisième forme de réalisation, on utilise des supports marginaux périphériques continus non flexibles extérieur et intérieur 30 et 31 10 en vue de localiser le bâti de soupape 7B, ainsi que les éléments qui y sont solidarisés et les éléments qu’il renferme, notamment le porte-soupape 9C, dans une relation dans laquelle leur position vis-à-vis de la plaque de montage 4 est, tout comme dans la deuxîè-15 me forme de réalisation, contrôlée par l’épaisseur combinée de la plaque réfractaire fixe à orifice 6 et de la plaque réfractaire coulissante 10 à l’état installé. Dans cette forme de réalisation, les bords périphériques intérieur et extérieur du diaphragme 14C sont bom-j 20 bés et viennent s’adapter par-dessus les supports mar- | ginaux périphériques extérieur et intérieur 30 et 31 ! de la base 13C du porte-soupape, les bords du diaphrag- I me étant soudés à cette base 13C.

La figure 10 est une coupe transversale de 25 la troisième forme de réalisation illustrée en figu- ; re 9. Les boulons articulés 27 et 28 assujettissent le bâti de soupape 7B à la plaque de montage 4. Les | supports marginaux périphériques continus non flexibles extérieur et intérieur 30 et 31 sont également illus-30 très en figure 10.

La figure 11 est une coupe horizontale de la chambre à fluide de la troisième forme de réalisation illustrée dans les figures 9 et 10. Cette vue illustre la façon dont le support périphérique extérieur continu 35 non flexible 30, ainsi que le support périphérique ex- i 12 ί térieur continu non flexible 31 qui entoure la buse solidaire 11, sont disposés pour assurer le soutien des plaques réfractaires 6 et 10 en l’absence de pression de fluide accidentelle ou intentionnelle dans le 5 système.

Les figures 12, 13 et 14 illustrent une soupape de panier de coulée à étranglement séquentiel et à trois plaques TV. La figure 12 est une coupe longitudinale qui est indiquée par F12-F12 en figure 14. La 10 figure 14 est une coupe transversale indiquée par F14-F14 en figure 12. Dans ces figures, on représente un panier de coulée T ou un récipient de coulée intermédiaire utilisé principalement dans la coulée continue, ainsi que la soupape de panier de coulée à 15 étranglement séquentiel et à trois plaques TV. Le panier de coulée T comporte une enveloppe extérieure mé-i tallique 32 et un revêtement intérieur réfractaire 33 ! dans lequel est ménagé un orifice 34. La soupape de S panier de coulée TV comporte une plaque de montage 35 20 qui est boulonnée à l’enveloppe métallique extérieure 32 du panier de coulée, le bâti 37 de la soupape étant suspendu à cette plaque de montage par des broches supports 36. A ce bâti 37, sont assujettis le cylindre de changement de plaque de soupape et de tube de coulée 25 submergé 38, ainsi que les cylindres d’étranglement opposés 39. A l'intérieur du bâti 37 de la soupape de panier de coulée, sont supportés la plaque réfractaire fixe supérieure à orifice 40, la plaque coulissante à orifice d’étranglement 41, une plaque coulissante non 30 perforée 42, un support de plaque de soupape changea-! ble 43 qui, dans la forme de réalisation illustrée, j soutien un tube de coulée submergé 48 suspendu à la j bride support 47 de la buse solidaire, ainsi qu’une pla que 49 pour ce tube. Le support de plaque de soupape 35 changeable 43 comporte une base rigide 44 et il est sur-

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13 monté d’un diaphragme annulaire flexible 46. Dans la forme de réalisation illustrée, la base rigide 44 com-'porte une partie de limitation de course 45 qui empêche un dépassement de course des circonvolutions du 5 diaphragme supérieur 46, ce qui pourrait donner lieu • a une déformation permanente. Pour plus de clarté, ces éléments sont illustrés par une vue éclatée en figure 13.

La figure 12 illustre également, par des 10 traits discontinus, le contour d'un porte-soupape 43, d'un tube de coulée submergé 48 et d'une plaque 49 pour ce tube dans la position installée. Cet assemblage est désigné par le chiffre de référence 50. Comme le montre le dessin, le bâti 37 de la soupape de coulée ren-15 ferme le trou 51 pour une goupille d'arrêt de plaque d’étranglement, le trou 52 pour une goupille d'arrêt de plaque de tube de coulée submergé, ainsi que la goupille d'arrêt 53 introduite dans le trou 51. La figu-! re 14 illustre plus clairement les rails 54 guidant la 20 plaque d’étranglement coulissante actionnée par les cylindres d’étranglement.

Les figures 15 et 16 illustrent une soupape de poche de coulée rotative V2. La figure 15 est une vue en coupe verticale et la figure 16 est une vue en 25 coupe horizontale*prise suivant la ligne F16-F16 de la figure 15. Ces figures illustrent la poche de coulée L et la soupape de poche de coulée rotative · Le récipient ou la poche de coulée L comporte une enveloppe extérieure métallique 1, un revêtement intérieur ré-30 fractaire 2, ainsi qu'un orifice de coulée 3. La soupape de poche de coulée rotative V2 comporte une plaque de montage 60 qui est boulonnée à la base de l’enveloppe extérieure métallique 1 de la poche de coulée.

J La plaque de montage 60 comporte une partie solidaire 35 formant tourillon 61 qui supporte l’arbre d'entraîne-

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ment 62 d'une vis sans fin. Le bâti 64 de la soupape de poche de coulée rotative comporte une partie formant tourillon 65 qui entoure également l'arbre d'entraînement 62 de la vis sans fin. Dès lors, conjointement 5 avec les. boulons de fixation 66 du bâti, l’arbre d’entraînement 62 de la vis sans fin supporte et localise le bâti 64 de la soupape de poche de coulée rotative dans une position fixe par rapport à la plaque de montage 60.

10 A l'intérieur du bâti 64 de la soupape de po che de coulée rotative, est localisé le support de plaque de soupape rotative 67 qui comporte une base rigide 68 à laquelle est soudé un diaphragme flexible 69. A ce support 67, est solidarisé l'engrenage mené 70.

15 Lorsqu'une énergie de mise en rotation (qui peut être manuelle, électriqüe ou hydraulique) est appliquée à l'arbre d'entraînement 62, l'engrenage à vis sans fin 63 tourne et entraîne l'engrenage mené 70 , lequel fait à son tour tourner le support 67. La plaque réfractai-20 re rotative à orifices 71 est ainsi entraînée en rotation par rapport à la plaque réfractaire fixe à orifices 72 qui est retenue par la plaque de montage 60.

Dans la forme de réalisation illustrée ici, la plaque réfractaire rotative 71 comporte trois orifices 25 d'alésages différents. Elle pourrait comporter 1, 2, 3 orifices ou plus ayant des dimensions identiques ou différentes. L'interruption du courant de coulée est effectuée en arrêtant la rotation de la plaque réfractaire rotative a orifices entre les orifices de coulée. 30 Les vitesses de coulée peuvent être contrôlées en choisissant les dimensions désirées des alésages des orifices ou par étranglement moyennant une ouverture uniquement partielle d'un des orifices.

Des buses réfractaires solidaires 73 sont main-35 tenues contre la plaque réfractaire rotative à orifices 15 71 au moyen d'éléments de retenue 74 qui sont vissés dans la base rigide 68 du support. A cette base rigide : '68, est suspendu un écran 75 contre la chaleur et les j éclaboussures.

5 Dans la forme de réalisation illustrée, un passage 76 relié à sa source de fluide sous pression par un raccord orientable 77 permet de raccorder la * chambre ménagée dans le support 67 à une source exté rieure de fluide sous pression afin d'assurer une mise 10 sous pression contrôlée du diaphragme flexible 69 du support. Lors d'une rotation, la source linéaire est déplacée au cours de la mise hors service.

La figure 16 illustre bon nombre des éléments de la figure 15, mais elle montre le plus claire-15 ment la façon dont le diaphragme flexible 69 du support entoure les orifices de coulée et applique une pression d’êtanchement uniforme contrôlable à la plaque réfractaire rotative à orifices 71.

Lors de la mise en service de la première for- 20 me de réalisation illustrée dans les figures 1-5, la ' poche de coulée est posée sur son côté de telle sorte que la ligne centrale des pivots 19, 23 et 24 des accouplements articulés soit verticale.

En utilisant une clé universelle, on dévisse 25 le dispositif de'retenue de buse 16 à l'écart du support 9 et on le retire, permettant ainsi d'enlever la buse réfractaire solidaire 11. L'examen de la plaque réfractaire fixe à orifice 6 peut être effectué par 3 observation à travers l'orifice de la plaque réfractai-30 re coulissante 10 alors que la soupape effectue son mouvement cyclique. Si la plaque est dans un état satisfaisant pour une utilisation ultérieure, une nouvelle buse solidaire 11 est installée en utilisant un mortier de liaison maigre entre la plaque réfractaire cou-35 lissante 10 et l'extrémité supérieure de la buse 11.

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Un dispositif de retenue 16 est ensuite vissé pour re-’ tenir la buse. Si les plaques ne sont pas dans un état satisfaisant pour une utilisation ultérieure, la pression du support est détendue et les accouplementsarti-5 culés sont ouverts. On peut alors faire pivoter le bâti de soupape 7, ainsi que les éléments qui y sont solidarisés et les éléments qu'il renferme, dans la position d'ouverture ä la manière d'une porte, de telle sorte que les plaques réfractaires 6 et 10 puissent 10 être examinées et/ou remplacées.

Après inspection et/ou remplacement des plaques, on fait pivoter le bâti de soupape 7 dans la position de fermeture et l'on referme les accouplements articulés pour localiser le bâti dans une position pré-15 déterminée par rapport à la plaque de montage 4. Cette position est étudiée de telle sorte qu'une légère force engendrée par la compression des circonvolutions de la partie supérieure formant diaphragme 14 du support maintienne les plaques dans une relation d'aboutement 20 jusqu'à ce qu'un fluide sous pression soit introduit dans le passage de la chambre 15 du support pour mettre cette chambre sous pression et appliquer une force uniforme essentiellement à 1'ensemble des surfaces inférieures de la plaque réfractaire coulissante 10 qui en-25 tourent la buse solidaire 11. Cette force est suffisante pour faire dévier la plaque réfractaire 10 qui fléchit alors pour épouser la forme de la surface de la plaque réfractaire fixe 6, tout en appliquant, à cette dernière, une pression à peu près uniforme qui a pour 30 effet de la faire fléchir et de l'amener à épouser la forme de la plaque de montage métallique 4. Initialement, ces plaques sont toutes plates conformément à la Λ pratique adoptée pour leur fabrication mais, dès leur mise en service dans des conditions de variations de 35 température importantes, elles subissent un gauchisse-

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;; 17 i i r ment et leur planéité est altérée, si bien que la dévia- , tion précitée est nécessaire pour maintenir une relation d'étanchement entre les plaques. Cette remarque est particulièrement vraie au cours des mouvements des 5 éléments réfractaires coulissants dans et en dehors des ' positions de coulée et de mise hors service. La force variable appliquée uniformément de ce dispositif main-» tient idéalement cette relation d’étanchement.

Lorsque le bâti 7 est fermé et que les plaques 10 sont immobilisées sous la pression du fluide, on installe une nouvelle buse solidaire 11 en appliquant du mortier dans sa cavité supérieure, puis en introduisant la buse contre la plaque réfractaire coulissante et en la vissant dans le dispositif de retenue 16.

15 Dans la pratique habituelle, l’ouverture 3 ména gée dans le revêtement intérieur de la poche de coulée est remplie de sable ou d’une autre matière réfractaire granulaire lorsque la poche de coulée est soulevée.

Le raccord â fluide est ensuite démonté et un clapet de 20 retenue retient la pression dans le support tandis que le récipient est transféré au four pour recevoir sa charge.

Lorsque le récipient atteint la zone de coulée, le raccord à fluide peut être remonté et, au moyen d’un 25 régulateur de pression, on peut faire varier la pression appliquée à la plaque coulissante 10 et a la plaque fixe 6 avec possibilité de la contrôler à tout moment par * observation d’un simple manomètre monté dans le système en aval du régulateur. Si une circulation du fluide est 30 souhaitable à des fins de refroidissement, la pression appliquée peut être contrôlée en réglant la pression . à la sortie d’un raccord d’échappement alors que le fluide est introduit à une pression plus élevée dans le raccord d’alimentation 15.

35 Si la coulée a lieu dans une zone inaccessible,

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, 18 « par exemple, dans le cas du chargement d’un four, d’une coulée dans un récipient de traitement secondaire ou d’un transvasement, il n'est pas nécessaire de remonter le raccord à pression au cours de la coulée.

5 Le système à volume fermé verra sa pression augmenter . à mesure que la température du dispositif s’élève sui te à l’exposition à la chaleur de convection et de rayonnement. Dans ces conditions, l'élévation de pression sera normalement faible, étant donné que la coulée 10 sera généralement limitée à une coulée rapide par une seule ouverture. Si cela s'avère souhaitable, l’élévation de pression peut être limitée moyennant l'installation d’un détendeur. Lors de la mise en service des deuxième et troisième formes de réalisation, on fait 15 pivoter le bâti sur le pivot 29 solidarisant les boulons articulés faisant office de charnières 27 à la plaque de montage 4. On fait pivoter en place les boulons articulés 28 faisant office de verrous et l'on serre manuellement les écrous de ces boulons afin de lo-20 caliser la plaque réfractaire fixe 6, la plaque réfractaire coulissante 10 et le support 9 dans des positions dans lesquelles ils entrent mutuellement en contact.

Les boulons articulés ne sont pas utilisés pour appliquer la force d’étanchement à l’intervention du dia-25 phragme mis sous pression 14, mais bien pour localiser le bâti 7 et le support 9 qu’il renferme, dans une relation d’aboutement vis-à-vis des plaques mutuellement en contact, assurant ainsi un support non flexible pour les plaques. En conséquence, il n'est pas nécessaire d'ap-. 30 pliquer un couple de rotation élevé aux boulons articu lés, mais il suffit de les serrer suffisamment pour assurer une localisation correcte du bâti.

Les bossages de localisation 25 de la deuxième forme de réalisation illustrée dans les figures 6, 7 et 35 8 constituent, pour les plaques, un support non flexible i 19 en plusieurs points (quatre points dans la forme de réalisation illustrée), tandis que les supports extérieur et intérieur continus 30 et 31 entourant la buse solidaire 11 de la troisième forme de réalisation 5 illustrée dans les figures 9, 10 et 11, se combinent . pour offrir un support non flexible aux zones criti ques de la plaque.

* Un autre a\*antage de ce procédé de localisa- s.

tion du bâti réside dans le fait que, lorsqu’il est 10 mis sous pression et en service, le diaphragme ne doit effectuer qu’une course infime si bien que, contrairement au diaphragme de la première forme de réalisation, les diaphragmes des deuxième et troisième formes de réalisation ne doivent pas nécessairement être convo-15 lûtes pour effectuer cette course.

La forme de réalisation des figures 12, 13 et 14 est une soupape de panier de coulée à étranglement latéral séquentiel et à trois plaques. Bien que les formes de réalisation des figures 1-11 puissent être 20 adaptées à la mise en service d’une soupape à trois plaques et que la forme de réalisation des figures 12, 13 et 14 puisse être adaptée à la mise en service d’une soupape à deux plaques, cette forme de réalisation est destinée à illustrer une soupape de type séquentiel 25 dans laquelle des plaques de rechange peuvent être introduites au cours de la coulée. Le fonctionnement 1 d’une soupape de panier de coulée à étranglement laté ral séquentiel et à trois plaques est expliqué en détail dans la demande de brevet des Etats-Unis d’Améri-„ 30 que N° 225.895 déposée le 19 janvier 1981.

La soupape TV est montée sur le panier de coulée T de la manière illustrée. La plaque de soupape 41 est déplacée dans une position de fermeture complète et le panier de coulée est ensuite placé par-dessus un mou-35 le de coulée en continu, puis abaissé de telle sorte que U.

! 20 i i le tube de coulée submergé 48 soit situé en dessous du niveau de liquide normal du moule. Un métal en fusion est ensuite coulé dans le panier et, lorsque le niveau de remplissage de celui-ci se situe entre la 5 moitié e.t les deux tiers, la soupape est déplacée dans * la position d’ouverture complète pour remplir rapide ment le moule et amorcer la rétraction de la brame, de la billette ou du bloom coulé.

La plaque de soupape est ensuite déplacée 10 vers l’arrière soit manuellement, soit par commande automatique pour l'amener dans une position d’étranglement et régler ainsi l'écoulement au débit approprié pour maintenir le niveau du moule, tout en maintenant la vitesse de coulée ou de rétraction désirée.

15 Comme le montrent les dessins, une plaque 'd’arrêt coulissante' non perforée 42 est maintenue dans la position installée, de telle sorte que la coulée puisse être arrêtée en cas de besoin.

Si l’on désire remplacer la buse de travail 20 pour cause d’érosion ou dans le but de faire varier fortement la vitesse de coulée, on retire la plaque d'arrêt non perforée de sa position de montage et on la remplace par une plaque d’arrêt perforée. La goupille d'arrêt 53 est maintenue dans le trou 52 prévu à cet effet 25 dans le tube de coulée submergé, tandis que le cylindre de changement de plaque d'arrêt et de support est ac-“ tionné pour pousser la nouvelle plaque d’arrêt en place et éjecter la plaque d'arrêt usagée.

Lorsqu’il s'avère souhaitable de remplacer le 30 tube de coulée submergé en raison d'une usure ou d'une J obstruction due à une accumulation d'alumine, on procè- j i de aux opérations successives suivantes: on déplace la soupape TV dans la position de fermeture complète; on introduit la plaque non perforée; on relève le panier 35 de coulée , ce qui a pour effet de soulever le tube hors / 21 du moule; on retire la goupille d'arrêt 53 hors du trou 52 du tube de coulée submergé; puis on introduit un nouveau support et un nouvel assemblage plaque d’arrêt perforée/tube de coulée submergé dans la posi-5 tion installée, après quoi on met le support sous pres-. sion. On actionne ensuite le cylindre de changement de plaque d'arrêt et de support, ce qui a pour effet de pousser le nouveau support et le nouvel assemblage plaque d’arrêt/tube de coulée submergé en place en des-10 sous de l'orifice de la plaque supérieure fixe et d'éjecter les éléments usagés. Après détente de la pression régnant dans le support éjecté, les éléments éjectés peuvent être retirés du bâti, tandis que la goupille d'arrêt 53 peut être réintroduite dans le trou 15 52 du tube de coulée submergé. Le panier de coulée est ensuite abaissé, tandis que le courant de coulée est rétabli en déplaçant la plaque coulissante à orifice 41 dans la position d'ouverture. Une nouvelle plaque non perforée 42 est ensuite introduite dans la position 20 de montage, de façon à être prête pour l'échange suivant. La chambre sous pression ménagée dans le support maintient à tout moment une pression uniforme dans l'environnement de l'orifice.

La soupape rotative selon la forme de réalisa-25 tion des figures‘15 et 16 fonctionne de la même manière que les formes de réalisation des figures 1-11, la dif-* férence principale résidant dans le fait que le contrô le du courant de coulée est assuré par rotation plutôt que par un mouvement de va-et-vient d'une plaque ré-30 fractaire coulissante.

Le procédé de l’invention assure un joint étanche aux liquides entre les surfaces coulissantes d'une soupape ä plaque coulissante en utilisant une pression appliquée de manière uniforme essentiellement sur 35 toute la surface inférieure de la plaque coulissante,

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22 ! i à l'exception de la buse solidaire, de façon à faire dévier uniformément la plaque coulissante vers le haut contre la plaque fixe, laquelle est ainsi à son tour | déviée vers le haut contre une surface d'appui rigide.

5 A mesure que la plaque coulissante est déplacée entre i . les positions d'ouverture et de fermeture, la surface d'étanchement de cette plaque passe sur la surface | * d'étanchement de la plaque fixe, meme si cette surface | n'est pas absolument plate et même si les plaques n'ont I 10 pas une épaisseur absolument uniforme.

i » [ Dès lors, la tolérance de planêitê et d'épais- I seur appliquée aux plaques commerciales peut être accrue j et la plupart, sinon toutes les opérations de rectifica- ; tion peuvent être supprimées avec, pour résultat, une 15 réduction de coût et une amélioration du rendement.

Le principe d'une pression uniforme est applicable a des matériaux réfractaires qui sont revêtus, liés dans ou lamifiés avec un métal, ainsi qu'à des ma-| tériaux réfractaires symétriques ou asymétriques. Les j 20 plaques fixes et coulissantes peuvent éventuellement être identiques ou avoir une forme et/ou une épaisseur différente(s).

h- f i f.

Claims (6)

23 ! 4 *

1. Assemblage de soupape d’arrêt coulissante destiné à contrôler l'écoulement d'un métal en fusion, cet assemblage comprenant une plaque réfractaire fixe et, en contact par glissement avec cette der- 5 nière, une plaque réfractaire coulissante, un bâti coulissant dans lequel la plaque coulissante est con-* çue pour prendre appui, ainsi qu'un moyen élastique destiné à pousser la plaque coulissante dans une position dans laquelle elle vient s'engager hermétiquement 10 sur la plaque fixe, caractérisé par le perfectionnement selon lequel le moyen élastique comprend un élément destiné à appliquer une force répartie pratiquement uniformément pratiquement sur la totalité des surfaces des plaques réfractaires qui sont mutuellement en con- 15 tact.

2. Assemblage de soupape d’arrêt coulissante suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de distribution de force est constitué d'un diaphragme flexible disposé dans l'assemblage de soupa- 20 pe dans une relation d'aboutement pratiquement avec la totalité de la surface frontale de la plaque réfractaire adjacente.

3. Assemblage de soupape d'arrêt coulissante suivant la revendication 2, caractérisé en ce que 25 le diaphragme est localisé activement dans le bâti coulissant en vue d'appliquer une force de poussée contre la surface inférieure de la plaque coulissante.

4. Assemblage de soupape d'arrêt coulissante suivant la revendication 3, comprenant un moyen des- 30 tiné à appliquer de manière contrôlable un fluide sous pression à l'intérieur du diaphragme.

5. Assemblage de soupape d'arrêt coulissante suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide sous pression est un fluide de refroidissement, 35 cet assemblage comprenant un moyen destiné à faire cir- /_ j . 24 II culer continuellement ce fluide vers et de l'intérieur du diaphragme.

6. Assemblage de soupape d'arrêt coulissante suivant la revendication 4, comprenant un support non 5 flexible, disposé dans le diaphragme en vue de limiter * la course de compression de ce dernier. : ' ^Λλλλ^ v