LU87609A1

LU87609A1 - CLAY CANNON OF A MACHINE FOR PLUGGING THE CASTING HOLES OF A TANK OVEN

Info

Publication number: LU87609A1
Application number: LU87609A
Authority: LU
Inventors: Maillet Pierre; Metz Jean
Original assignee: Wurth Paul Sa
Priority date: 1989-10-18
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1991-05-07
Also published as: GB9018476D0; CA2023752A1; GB2237102A; GB2237102B; DE4032667A1

Description

CANON......A......ARGILE......D'UNE......MACHINEA......BOUCHER.....LES......TROUS.....DECANON ...... A ...... CLAY ...... OF A ...... MACHINEA ...... BUTCHER ..... THE ...... HOLES ..... FROM

COULEE.....D'UN......FOUR......A......CUVECASTING ..... OF A ...... OVEN ...... A ...... TANK

La présente invention concerne un canon à argile d'une machine à boucher les trous de coulée d'un four à cuve, comprenant un vérin hydraulique pour actionner un piston coulissant dans une chambre à argile fixée dans le prolongement du vérin, ledit piston étant pourvu d'un ou plusieurs segments périphériques.The present invention relates to a clay cannon of a machine for plugging the tap holes of a shaft furnace, comprising a hydraulic cylinder for actuating a sliding piston in a clay chamber fixed in the extension of the cylinder, said piston being provided one or more peripheral segments.

On sait que les trous de coulée d'un four à cuve et plus particulièrement d'un haut-fourneau sont bouchés avec une masse d'obturation qui est généralement de l'argile et qui est appliquée à une pression très élevée à l'aide d'un canon à argile et qui obture le trou de coulée en se durcissant.La contrepression élevée des hauts-fourneaux modernes et les propriétés de la masse d'obturation utilisée actuellement, exigent des pressions très élevées pour l'obturation des trous de coulée et les machines à boucher doivent être conçues en conséquence.It is known that the tap holes of a shaft furnace and more particularly of a blast furnace are plugged with a sealing mass which is generally clay and which is applied at a very high pressure using of a clay cannon and which plugs the tap hole by hardening. The high back pressure of modern blast furnaces and the properties of the plug mass currently used require very high pressures to plug the tap holes. and butcher machines should be designed accordingly.

Etant donné que les machines à boucher évoluent dans les températures élevées de la chaleur dégagée audessus du métal en fusion dans les rigoles de coulée, les chambres à argile, normalement bien cylindriques, subissent des sollicitations thermiques pouvant déformer les chambres, de sorte que celles-ci perdent, au fur et à mesure, leur forme cylindrique, par exemple en s'ovalisant.Certes, ces déformations sont très faibles, mais elles sont suffisantes pour imposer aux fabriquants des tolérances de fabrication et, plus précisément, de prévoir un certain jeu entre le piston et la paroi intérieure de la chambre à argile pour éviter, en cas de déformation de celle-ci,un blocage du piston. D'un autre côté, ce jeu permet le passage de la masse de bouchage, ce qu'il faut éviter, dans la mesure du possible, afin de ne pas abîmer la paroi par les particules abrasives contenues dans la masse de bouchage et pour éviter une accumulation de celle-ci en amont du piston.Since butcher machines evolve in the high temperatures of the heat released above the molten metal in the pouring channels, the clay chambers, normally well cylindrical, undergo thermal stresses which can deform the chambers, so that they these gradually lose their cylindrical shape, for example by ovalizing. Certainly, these deformations are very small, but they are sufficient to impose on manufacturers manufacturing tolerances and, more precisely, to provide a certain clearance between the piston and the interior wall of the clay chamber to avoid, in the event of its deformation, a blockage of the piston. On the other hand, this clearance allows the passage of the sealing mass, which should be avoided, as far as possible, so as not to damage the wall by the abrasive particles contained in the sealing mass and to avoid an accumulation thereof upstream of the piston.

Pour concilier ces deux exigences contradictoires, on équipe les pistons des chambres à argile de segments qui servent à colmater le jeu entre le piston et la paroi de la chambre. Il s'agit de segments ouverts qui peuvent se resserrer et s'ouvrir élastiquement autour du piston en épousant des déformations éventuelles de la paroi de la chambre à argile.To reconcile these two contradictory requirements, the pistons of the clay chambers are fitted with segments which serve to seal the clearance between the piston and the wall of the chamber. These are open segments which can tighten and open elastically around the piston, while marrying possible deformations of the wall of the clay chamber.

Il est également connu de prévoir les segments légèrement plus grands que la section intérieure de la chambre à argile de manière à devoir les précomprimer lors du montage avec l'espoir que cette précontrainte puisse améliorer l'effet d'étanchéité. Basé sur ce principe, le brevet DE 24 02 088 propose même d'augmenter la section du ou des segments afin d'en agrandir la force d'extension dans le but d'améliorer davantage l'étanchéité.It is also known to provide segments slightly larger than the interior section of the clay chamber so as to have to precompress them during assembly with the hope that this prestressing can improve the sealing effect. Based on this principle, patent DE 24 02 088 even proposes to increase the section of the segment or segments in order to enlarge the extension force in order to further improve the seal.

Toutefois, la demanderesse a constaté que, contrairement à ce que l'on pourrait supposer, plus on augmente la précontrainte des segments, plus on diminue leur effet d'étanchéité. Ce phénomène surprenant provient du fait que la précontraite des segments tend à les ovaliser. En effet, comme mentionné plus haut, la précontraite est réalisée en pratiquant dans un segment annulaire une découpe de quelques millimètres et en resserrant les deux extrémités des segments ainsi ouverts lors du montage sur le piston. Or, en resserrant les deux extrémités de cette découpe on provoque une déformation du segment par flexion dans la région du côté opposé à la découpe. Autrement dit, le segment prend une forme ovale dont le grand axe s'étend à par tir du centre de la découpe. Cette ovalisation est d'autant plus forte que la précontrainte est plus grande. Autrement dit, les segments précontraints de cette manière assurent une bonne étanchéité dans la région de leur découpe ainsi que dans la région diamétralement opposée alors que l'étanchéité entre ces deux régions est insuffisante.However, the Applicant has found that, contrary to what one might suppose, the more the preload of the segments is increased, the more their sealing effect is reduced. This surprising phenomenon stems from the fact that the prestressing of the segments tends to ovalize them. In fact, as mentioned above, pre-tensioning is achieved by cutting a few millimeters in an annular segment and tightening the two ends of the segments thus opened during mounting on the piston. However, by tightening the two ends of this cut, the segment is deformed by bending in the region on the side opposite to the cut. In other words, the segment takes an oval shape whose major axis extends by firing from the center of the cut. This ovalization is all the stronger when the prestress is greater. In other words, the segments prestressed in this way ensure good sealing in the region of their cutting as well as in the diametrically opposite region when the sealing between these two regions is insufficient.

Le but de la présente invention est de proposer un nouveau canon à argile dont les segments de piston assurent une étanchéité raisonnable sur toute la périphérie et permettent, en même temps, d'épouser les déformations éventuelles de la paroi de la chambre à argile.The object of the present invention is to propose a new clay cannon whose piston rings ensure a reasonable seal over the entire periphery and make it possible, at the same time, to match any deformations of the wall of the clay chamber.

Pour atteindre cet objectif, le canon à argile proposé par la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que chaque segment est un segment annulaire fermé à section plate dont la longueur axiale est nettement supérieure à l'épaisseur radiale.To achieve this objective, the clay cannon proposed by the present invention is essentially characterized in that each segment is a closed annular segment with a flat section whose axial length is clearly greater than the radial thickness.

L'épaisseur radiale est, de préférence, inférieure à un vingtième du diamètre du piston.The radial thickness is preferably less than one twentieth of the diameter of the piston.

Cette faible épaisseur du segment lui assure une certaine flexibilité ce qui lui permet de se déformer et d'épouser parfaitement les déformations éventuelles de la paroi de la chambre à argile. Le jeu entre les segments et la paroi intérieure de la chambre à argile peut, de ce fait, sinon d'être supprimé, du moins d'être réduit à une valeur garantissant une étanchéité raisonnable.This small thickness of the segment gives it a certain flexibility which allows it to deform and to perfectly marry any deformations of the wall of the clay chamber. The clearance between the segments and the inner wall of the clay chamber can therefore, if not be eliminated, at least be reduced to a value guaranteeing a reasonable seal.

Contrairement à ce qui est généralement préconisé, à savoir des segments massifs dont la précontrainte confère une grande force d'expansion, la présente invention s'écarte de toute notion de précontrainte et se base sur la flexibilité de segments relativement minces.Contrary to what is generally recommended, namely massive segments whose prestressing confers a great force of expansion, the present invention departs from any notion of prestressing and is based on the flexibility of relatively thin segments.

Le piston peut être pourvu d'un seul segment ou de plusieurs segments juxtaposés. Dans ce dernier cas, les segments peuvent être plus épais dans la région médiane que le long des bords avant et arrière, vu en direction radiale de la chambre, ce qui définit des rainures entre deux segments juxtaposés. Ces rainures recueillent la phase liquide de la masse de bouchage qui s'échappe entre la paroi de la chambre à argile et les segments et cette phase liquide, en se plastifiant et en se durcissant dans ces rainures y forme un joint naturel .The piston can be provided with a single segment or with several juxtaposed segments. In the latter case, the segments may be thicker in the middle region than along the front and rear edges, viewed in the radial direction of the chamber, which defines grooves between two juxtaposed segments. These grooves collect the liquid phase of the plugging mass which escapes between the wall of the clay chamber and the segments and this liquid phase, by plasticizing and hardening in these grooves forms a natural joint there.

D'autres particularités et caractéristiques resortiront de la description détaillée de quelques modes de réalisation avantageux, présentés ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre en coupe verticale une partie d'un canon à argile conçu conformément à la présente invention ; la figure 2 montre, en coupe verticale, une partie d'un premier mode de réalisation selon la présente invention; la figure 3 montre une vue analogue à celle de la figure 2 d'un second mode de réalisation de la présente invention et la figure 4 montre une vue analogue à celle de la figure 2 d'un troisième mode de réalisation de la présente invention.Other particularities and characteristics will arise from the detailed description of some advantageous embodiments, presented below, by way of illustration, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 shows in vertical section part of a cannon clay designed in accordance with the present invention; Figure 2 shows, in vertical section, part of a first embodiment according to the present invention; Figure 3 shows a view similar to that of Figure 2 of a second embodiment of the present invention and Figure 4 shows a view similar to that of Figure 2 of a third embodiment of the present invention.

La figure 1 montre un canon à argile 10 constitué d'une chambre à argile cylindrique 12 qui est prolongée par un nez 14 à travers lequel est éjectée la masse de bouchage au moyen d’un piston 16, coulissant dans la chambre 12 sous l'action d'un vérin hydraulique non représenté.FIG. 1 shows a clay cannon 10 consisting of a cylindrical clay chamber 12 which is extended by a nose 14 through which the plugging mass is ejected by means of a piston 16, sliding in the chamber 12 under the action of a hydraulic cylinder not shown.

Le diamètre du piston 16 est légèrement plus petit que le diamètre intérieur de la chambre 12 afin d'éviter un blocage du piston 16 lors de déformations éventuelles de la paroi de la chambre à argile 12. Pour éviter une fuite de la masse de bouchage par ce jeu entre le piston 16 et la paroi de la chambre à argile 12 le piston comporte un ou plusieurs segments périphériques 18.The diameter of the piston 16 is slightly smaller than the inside diameter of the chamber 12 in order to avoid blocking of the piston 16 during possible deformations of the wall of the clay chamber 12. To avoid leakage of the plugging mass by this clearance between the piston 16 and the wall of the clay chamber 12 the piston comprises one or more peripheral segments 18.

Comme représenté sur la figure 2, le segment 18 possède une épaisseur relativement faible comparée à sa largeur axiale. Cette épaisseur est, de préférence, inférieure à un vingtième du diamètre du piston 16. Contrairement aux segments connus jusqu'à présent, le segment 18 est un segment annulaire fermé sans découpe. La faible épaisseur du segment 18 lui confère une certaine flexibilité qui lui offre la possibilité d'épouser parfaitement les déformations éventuelles de la paroi de la chambre à argile 12 tout en réalisant une étanchéité raisonnable avec celle-ci.As shown in Figure 2, the segment 18 has a relatively small thickness compared to its axial width. This thickness is preferably less than one twentieth of the diameter of the piston 16. Unlike the segments known up to now, the segment 18 is an annular segment closed without cutting. The small thickness of the segment 18 gives it a certain flexibility which offers it the possibility of perfectly matching the possible deformations of the wall of the clay chamber 12 while achieving a reasonable seal therewith.

Alors que dans les canons à argile classiques, il était préférable de prévoir deux segments dont les découpes étaient décalées l'une par rapport à l'autre afin d'éviter le passage de la masse de bouchage à travers ces découpes et dans lesquelles les segments devaient être fixés pour conserver ce décalage des découpes, la présente invention offre la possibilité, comme représentée dans le premier mode de la réalisation de la figure 2, de ne prévoir qu'un seul segment 18 qui, en outre, n'a pas besoin d'être fixé sur le piston pour empêcher sa rotation.Whereas in conventional clay cannons, it was preferable to provide two segments whose cutouts were offset relative to each other in order to avoid the passage of the plugging mass through these cutouts and in which the segments had to be fixed to keep this offset of the cuts, the present invention offers the possibility, as shown in the first embodiment of Figure 2, to provide only one segment 18 which, moreover, does not need to be fixed on the piston to prevent its rotation.

Il est toutefois également possible, comme le montre la figure 3, de prévoir plusieurs, par exemple trois segments 18a, 18b, 18c. L'augmentation du nombre de segments permet, bien sûr, de réduire leur largeur, ce qui augmente leur flexibilité.However, it is also possible, as shown in FIG. 3, to provide several, for example three segments 18a, 18b, 18c. Increasing the number of segments allows, of course, to reduce their width, which increases their flexibility.

Dans le cas de plusieurs segments, il est préférable de prévoir, comme montré sur la figure 4, des segments 18d, 18e, 18f qui sont plus épais dans la région médiane que le long des bords circulaires avant et arrière de manière à définir entre deux segments juxtaposés des rainures 22. Les composants liquides contenus dans la masse de bouchage, qui sont généralement des matières plastiques peuvent s'échapper par le jeu entre les segments 18d, 18e, 18f et la paroi de la chambre 12 et s'accumuler dans ces rainures 22 pour y former, en se durcissant, des joints naturels 24 qui contribuent à empêcher des fuites de masses de bouchage vers le côté amont du piston 16.In the case of several segments, it is preferable to provide, as shown in FIG. 4, segments 18d, 18e, 18f which are thicker in the median region than along the front and rear circular edges so as to define between two juxtaposed segments of the grooves 22. The liquid components contained in the closure mass, which are generally plastics, can escape through the play between the segments 18d, 18e, 18f and the wall of the chamber 12 and accumulate in these grooves 22 to form therein, by hardening, natural seals 24 which contribute to preventing leaks of plugging masses towards the upstream side of the piston 16.

Claims

1. Clay barrel of a machine for plugging the tap holes of a shaft furnace comprising a hydraulic cylinder for actuating a piston {15) sliding in a clay chamber (12) fixed in the extension of the cylinder, said piston being provided with one or more peripheral segments, characterized in that each segment is a closed annular segment (18) with a flat section whose axial length is clearly greater than the radial thickness.

2. Barrel according to claim 1, characterized in that the radial thickness of each segment (18) is less than one twentieth of the diameter of the piston (15).

3. Cannon according to any one of claims 1 or 2, characterized by the presence of a single segment (18).

4. Canon according to any one of claims 1 or 2, characterized by the presence of several segments (18a, 18b) and (18c).

5. Barrel according to claim 4, characterized in that the segments (18d, 18th, 18f) are thicker in their median region than along the front and rear circular edges, seen in the axial direction of the chamber (12), for defining grooves (22) between two juxtaposed segments.