LU87758A1 - Appareil pour l'extraction des tympes des hauts fourneaux - Google Patents

Description

REVENDICATION DE LA PRIORITE de la demande de brevet / du modèle d'utilité Mémoire Descriptif déposé à l'appui d'une demande de

BREVET D'INVENTION au

Luxembourg au nom de: ARBED S.A. 19, Avenue de la Liberté L - 2930 Luxembourg pour: "Appareil pour l'extraction des tympes des hauts fourneaux"

Appareil pour 1' extraction des tvmpes des hauts fourneaux.

La présente invention concerne un appareil qui est utilisé pour l'extraction des tympes des hauts fourneaux.

La tympe est une pièce à manteau tronconique en cuivre et un nombre assez élevé de ces tympes est logé au niveau du plan des tuyères du haut fourneau dans le revêtement réfractaire de ce dernier. Chaque tympe est reçue elle-même dans une autre pièce appelée chapelle, située le plus à l'extérieur, et elle sert de siège à une troisième pièce nommée tuyère, située le plus à l'intérieur. Les chapelles sont acier alors que les tympes et les tuyères sont en cuivre. Tout comme la tympe elle-même, les autres pièces ont elles aussi la même forme générale d'anneau de forme tronconique, et la base la plus large de ces autres pièces est orientée vers l'extérieur du haut fourneau, de sorte toutes ces pièces peuvent s'encastrer l'une dans l'autre depuis l'extérieur du haut fourneau, la pièce la plus près du feu étant placée en dernier lieu et retirée en premier lieu. Les tuyères et les tympes sont refroidies par circulation d'eau. Chaque tuyère présente dans sa partie antérieure ou avant un siège frontal contre lequel vient prendre appui le busillon, par lequel est insufflé l'air chaud et dans lequel aboutissent les cannes pour l'injection de combustibles auxiliaires.

Alors que lors de l'échange de l'une et/ou de l'autre de ces pièces on ne rencontre en général pas de difficultés particulières pour défaire et enlever la tuyère, il n'en est le plus souvent pas ainsi pour la tympe, dont le siège antérieur sur le pourtour extérieur se trouve enserré par le siège postérieur sur le pourtour intérieur de la chapelle. Ainsi, lorsque l'équipe d'intervention manuelle, composée généralement de cinq à six hommes, ne parvient pas à extraire la tympe de son siège avec l'aide d'un long crochet métallique qui est accroché derrière le front postérieur de la tympe et sur lequel on exerce une traction, on cherche à parvenir par d'autres moyens à dégripper les sièges de la tympe et de la chapelle. Un moyen consiste à interrompre dans la tympe concernée la circulation de l'eau de refroidissement et à laisser se réchauffer la tympe par la chaleur venant de la paroi du haut fourneau au delà de la température à laquelle la tympe est normalement exposée. Puis on remet en marche le refroidissement à l'eau pourque la tympe se rétrécisse et se dégrippe du siège arrière de la chapelle. Si au premier essai on ne réussit pas, il faut recommencer l'opération à une ou à plusieurs reprises. Ceci risque de conduire à un endommagement sérieux de la tympe et peut la rendre inutilisable, alors qu'au départ elle ne devait éventuellement pas être considérée comme perdue de toute façon. Dans le cas extrême, qui se produit plus souvent pour les tympes de réserve que pour les tympes primaires, la tympe doit tout simplement être découpée au chalumeau pour pouvoir être enlevée.

Les inconvénients de cette façon d'opérer sont de deux sortes. En premier lieu ce travail est par moments corporellement trés exténuant pour les hommes de l'équipe d'intervention et en surplus il est assez dangereux. D'un autre côté, beaucoup de tympes sont endommagées, mais, ce qui pèse essentiellement, c'est que le haut fourneau est hors service pour des durées pouvant atteindre toute une tournée de huit heures pour l'échange d'une seule tympe.

En conséquence le but de la présente invention est de préconiser un appareil qui rende superflues les interventions manuelles difficiles et dangereuses et permette d'extraire dans un court laps de temps la tympe sans qu'elle subisse d'endommagements.

Ce but suivant l'invention est pleinement atteint par un appareil d'extraction des tympes qui est essentiellement caractérisé en ce qu'il est constitué par un ensemble de plusieurs tringles individuelles dont chacune comprend des deux côtés d'un tendeur, qui en fait partie, une tige à extrémité supérieure libre en forme de crochet tourné vers l'extérieur, ainsi qu'une vis de traction dont l'extrémité antérieure traverse librement une douille reçue dans la traverse respective d'un joug à plusieurs branches, la rotation de cette partie de la tringle exerçant par l'intermédiaire du tendeur central et du crochet terminal la force d'extraction en plusieurs points du nez de la tympe, et par un ensemble d'un coin, du côté feu, avec une tige de raccord centrale traversant à l'extrémité opposée le centre du joug, ce coin ayant une section polygonale et une conicité décroissante en direction du joug, alors qu'il est solidaire de la tige centrale et peut exécuter, grâce au au changement de longueur de cette dernière, une translation relative par rapport au joug, le déplacement longitudinal de la tige du coin conditionnant le mouvement des crochets dans ..la direction radiale, c'est-à-dire la direction perpendiculaire à celle de l'axe de la tige du coin.

Les adjectifs qualificatifs supérieur, arrière et postérieur ou inférieur, avant et antérieur ou autres termes équivalents se réfèrent aux extrémités respectives de l'appareil, qui, dans la position de travail, se trouvent soit du côté feu ou intérieur du haut fourneau, soit du côté du plancher des tuyères, c'est-à-dire à l'extérieur du haut fourneau. L'appareil suivant l'invention, qu'on peut aussi qualifier de tire-tympe, fonctionne de la façon décrite ci après. Après avoir défait et enlevé le busillon avec ses accessoires et le coude de l'amenée d'air on amène le tire-tympe devant la chapelle. L'appareil, dans lequel la tige centrale de serrage / déserrage du coin est défaite au maximum et les crochets rétractés contre la partie la plus étroite du coin, est enfoncé vers l'intérieur de la chapelle et mis en position de sorte que les extrémités des traverses du joug viennent reposer avec leurs surfaces d'appui spécialement préparées à cette fin contre le rebord extérieur de la chapelle, alors que les crochets dépassent quelque peu le nez de la tympe. Dans un premier temps on serre, à l'extérieur du joug, la tige centrale par rotation de sa partie antérieure. Celle-ci est filetée et elle traverse un boulon fixé à la tige creuse prolongeant le coin. De ce fait la tige filetée, qui ne se déplace pas axialement par rapport au joug, s'enfonce par son extrémité supérieure dans la tige creuse du sßinj îs m ίπ'ΐ rsYtnlr is sein en direction du joug et éloigne en même temps les crochets radialement du centre pour les déplacer vers l'extérieur jusqu'à ce qu'ils viennent toucher le rebord périphérique intérieur du nez de la tympe. Un décentrage éventuel de départ de l'axe de l'appareil s'ajuste de lui même, de sorte que les crochets viennent automatiquement se loger en équirépartition au bon endroit. Dans un deuxième temps on se met à serrer graduellement les têtes carrées des tringles. Après que les extrémités des traverses du joug se soient pressées fortement par leurs surfaces d'appui contre le rebord extérieur de la chapelle, toute la force de traction résultant du serrage des boulons s'exerce via les crochets des tringles sur la partie frontale du nez de la tympe. Si on prend en plus la précaution de contrôler les forces exercées à l'extrémité de chaque crochet pour en garantir une répartition uniforme, le retrait de la tympe ne pose absolument aucun problème. Si la force de traction a atteint une valeur donnée, il suffit en général d'exercer une secousse contre la tympe pourqu'elle se défasse et saute de son siège dans la chapelle. A défaut on augmente encore à une ou à deux reprises le serrage, ce qui fera céder la tympe.

Ainsi, suivant l'invention on arrive à retirer les tympes d'un haut fourneau sans grands efforts manuels et surtout sans danger pour les hommes de l'équipe d'intervention. En plus les tympes retirées ne présentent jamais d'endommagements d'extraction, de sorte qu'elles peuvent être réutilisées si elles n'ont pas subi de dégradation d'autre nature au cours de leur utilisation. Pour manier le tire-tympe on n'a besoin que de deux hommes au lieu de 5 à 6 antérieurement. La durée d'intervention est réduite à une durée, qui d'un côté est pratiquement invariable pour tirer une tympe et qui d'un autre côté reste en dessous de l'heure, de sorte que l'arrêt de la production du haut fourneau est réduite en conséquence à un minimum.

Comme on l'aura déjà compris, l'ensemble de tringles est de préférence formé par trois tringles individuelles, disposées sur un cercle à distances égales l'une de l'autre. De cette façon on a une meilleure répartition des forces d'extraction exercées contre le nez de la tympe que s'il n'y avait qu'un seul crochet ou deux crochets. Le coin est lui de section sensiblement triangulaire, c'est-à-dire que le nombre de ses côtés latéraux est simplement égal au nombre de tringles de l'appareil.

Pour obtenir l'allongement et le raccourcissement voulus des tringles, c'est-à-dire les actions de serrage et de déserrage axial par rapport à la tympe, on a prévu suivant l'invention dans chaque tringle, entre une partie postérieure formant crochet et une partie antérieure formée par une vis de traction rotative, un tendeur. Ce tendeur n'exécute pas de rotation, mais sa distance par rapport au joug diminue ou augmente en fonction du serrage ou du déserrage. Suivant le dégré de serrage l'extrémité libre de la vis de serrage sera enfoncée plus ou moins loin dans le corps creux du tendeur, alors que la tête carrée à l'avant de chaque traverse du joug restera au cours de l'opération toujours strictement au même endroit, de sorte qu'on n'a pas besoin de prévoir de déplacement axial de l'outil de serrage.

De la même manière on obtient par la tige centrale une translation axiale du coin et par ce biais une déviation radiale des crochets, soit pour leur mise en place préalablement à l'extraction de la tympe, soit pour leur escamotage en vue de l'enlèvement de l'appareil tire-tympe, une fois l'extraction de la tympe opérée.

Une des formes possibles d'exécution de l'invention est décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins dans lesquels: -la figure 1 est une coupe à travers la paroi du creuset d'un haut fourneau dans laquelle se trouve logée la tympe, -la figure 2 est une coupe axiale longitudinale à travers les parties constitutives du tire-tympe, -la figure 3 montre le détail d'une forme possible de guidage du crochet, qui, pendant sa mise en place par translation axiale de la tige centrale, suit une trajectoire avec une composante radiale, et -la figure 4 une vue sur le joug mis en place au-dessus de la chapelle et de la tympe.

Dans un haut fourneau des busillons 3 dirigent l'air chaud, amené depuis une circulaire i à travers des conduites 2, vers des tuyère 6.

Ces busilions 3, qui reçoivent en plus des injecteurs 7 de combustibles auxiliaires, s'étendent vers l'intérieur d'une ouverture qui est aménagée dans le blindage 9 du haut fourneau et qui est délimitée de l'extérieur vers l'intérieur de la paroi du haut fourneau par la chapelle 4 en acier, la tympe 5 et la tuyère 6, toutes les deux en cuivre. Le busilion 3 vient prendre appui contre un siège frontal dont est pourvu la tuyère 6. L'échange de tous ces éléments illustrés par la figure 1 s'opère assez aisément, sauf pour la tympe 5, qui est d'extraction difficile, essentiellement parce qu'il y a grippage entre le siège de la tympe 5 refroidie et celui de la chapelle 4 non refroidie. Comme on l'a déjà mentionné, le tire-tympe suivant la présente invention, développé par une équipe d'opérateurs de haut fourneau, ne facilite pas seulement ce travail, qui peut s'exercer maintenant en toute sécurité, mais il permet aussi de l'effectuer avec beaucoup moins d'hommes dans un laps de temps réduit d'un multiple. L'appareil, tel qu'il est représenté à la figure 2, comprend les trois parties essentielles suivantes: un joug multibranches 20 comme support pour les éléments fonctionnels extensibles/rétractables qui sont les plusieurs tringles 30 et la tige centrale avec coin 40.

Les tringles 30, telles qu'illustrées par la figure 2, comprennent chacune une partie arrière formée par une tige 31 qui se termine par un crochet 32, ainsi qu'une partie avant formée essentiellement par une vis de traction 33 se terminant à l'extérieur du joug 20 par une tête carrée 34 permettant la rotation de la vis de traction 33. Entre la tige 31 à crochet 32 et la vis de traction 33 se trouve aménagé le corps de tendeur 36. Celui-ci est relié de façon articulée à l'extrémité de la tige 31 opposée à celle formant le crochet 32. Les parties de la tringle 30 responsables du changement de longueur entre joug 20 et crochet 32 sont la vis de traction 33 et le corps de tendeur 36. La vis de traction 33 vient traverser une douille 22 reçue de façon immobile dans la traverse 21 du joug 20. La position axiale de la vis de traction 33 par rapport à la traverse 21 du joug est tenue immuable par une première butée 35 à l'avant de la douille 22, du côté de la tête carrée 34 servant à la mise en rotation de la vis de traction 33, et une deuxième butée 35 à l'autre extrémité de la douille 22, derrière l'aile inférieure de la traverse 21. Par son extrémité arrière filetée la vis de traction 33 tourne dans un contre-filetage du bloc 37 solidaire du corps de tendeur 36. De cette façon la distance entre le crochet 32 et la traverse 21 peut être variée sans qu'il y ait mise en rotation du tendeur qui se répercuterait sur le crochet 32 qui ne pourrait être gardé dans sa position de travail. Pour éviter par ailleurs que des sollicitations latérales indésirées viennent s'exercer sur les tendeurs 36 et assurer un certain guidage de ceux-ci lors de leur translation, de même que pour des raisons de sécurité, chaque tendeur 36 est entouré de préférence par un caisson 38 solidaire d'une traverse 21 radiale du joug 20.

De façon identique on obtient la translation axiale ou le serrage du coin 41, solidaire de la tige centrale 40, par rotation de la partie antérieure filetée 42. En tournant cette partie par entraînement de la tête carrée 44 dans le sens des aiguilles de la montre, cette partie s'enfonce dans la tige creuse 46 du coin 41, étant donné que le boulon avec contre-filet 45 est solidaire de cette partie de tige creuse 46. Un arrêt 43 fait que le coin 41 peut être rapproché du joug pour la mise en place des crochets 32. Cet arrêt 43 peut aussi servir à retirer le dispositif de la tympe une fois celle-ci tirée et les crochets 32 amenés dans la position escamotée. D'une façon un peu différente le serrage et le déserrage de la tige, en une pièce, reliée au coin 41, peuvent être obtenus par le biais d'un filetage prévu à la partie antérieure de la tige 42, qui s'étend jusqu'à l'extérieur du joug 20 et se termine par une tête carrée 44. Cette partie filetée antérieure 43 est mobile dans un contre-filetage prévu dans de centre du joug 20. La rotation déplace le coin 41 axialement vers l'avant ou vers l'arrière et serre les crochets 32 contre le nez de la tympe 5 ou leur permet d'en être éloignés.

Un guidage des crochets 32 le long des faces du coin 41 peut utilement être prévu, comme illustré par la figure 3. Ceci est particulièrement utile pourqu'en marche arrière les crochets 32 suivent la pente du coin 41 et se rapprochent automatiquement de la tige 42 dans leur position la plus escamotée, qui permet le passage à travers le corps de la tympe. L'appareil tire-tympe peut être actionné de façon très simple par voie pneumatique avec une boulonneuse avec laquelle on peut actionner tout aussi bien les tringles 30 que la tige 40 avec le coin 41. A cet effet il suffit, comme on le comprend aisément en se référant à la figure 4, qu'on actionne les têtes carrées 34 et 42 correspondantes du tire-tympe mis en place contre la chapelle 4 avec les crochets 32 arrimés derrière le nez de la tympe 5. La base du joug 20 peut par ailleurs aussi comprendre des accessoires pour l'accrochage du tire-tympe à un quelconque support, soit lorsqu'il est hors service et entreposé, soit lorsqu'il doit être manié pour la mise en service.

On peut également envisager un ensemble de manipulation plus élaboré, qui comprend un système hydraulique incorporé et une commande à distance. Un appareil automatisé évolué de ce genre sera par ailleurs utilement automoteur.

Bien entendu des variantes d'exécution de l'appareil sont possibles sans se départir pour autant de l'esprit de l'invention. De la même façon l'application de l'appareil ne doit pas forcément rester limitée à l'extraction des tympes primaires et des tympes auxiliaires des hauts fourneaux.

Claims (10)

1) Appareil pour 1'extraction des tympes de hauts fourneaux caractérisé en ce qu'il est constitué par un ensemble de plusieurs tringles 30 individuelles comprenant chacune des deux côtés d'un tendeur 36, qui en fait partie, une tige 31 à extrémité supérieure en forme de crochet 32, ainsi qu'une vis de traction 33 dont l'extrémité antérieure traverse librement une douille 22 reçue dans la traverse 21 respective d'un joug à plusieurs branches, la rotation de cette partie de la tringle exerçant par l'intermédiaire du tendeur 36 et du crochet terminal 32 une force d'extraction au point correspondant du nez de la tympe 5, ainsi que par un ensemble incluant un coin 41, du côté feu, et par une tige 42 centrale traversant à l'extrémité opposée le joug 20, ce coin 41 ayant une section polygonale et une conicité décroissante en direction du joug 20, alors qu'il est solidaire de la tige 42 centrale et peut exécuter une translation relative par rapport au joug 20 par une rotation de cette tige 42, le déplacement du coin 41 par la tige 42 conditionnant le mouvement des crochets 32 dans la direction perpendiculaire à celle de l'axe de la tige 42 centrale.

2) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joug 20 porte trois tringles 30 réparties à distances égales sur un cercle ayant comme centre l'axe de l'appareil qui se couvre avec celui de la tige centrale.

3) Appareil suivant une des revendications 1 - 2, caractérisé en ce que le coin 41 présente autant de faces latérales de glissement pour les crochets 32 que l'appareil comporte de tringles 30

4) Appareil suivant une des revendications 1 - 3, caractérisé en ce que la longueur des traverses 21, qui portent à l'arrière de leurs extrémités libres des surfaces d'appui 24, peut être variée dans la direction radiale.

5) Appareil suivant une des revendications 1 - 3, caractérisé en ce que chaque crochet 32 est guidé mécaniquement le long de la surface inclinée correspondante du coin 41.

6) Appareil suivant une des revendications 1-5, caractérisé en ce que chaque vis de serrage 33, pourvue à l'extrémité libre antérieure d'un profil 34 apte au raccordage à un dispositif pour la mise en rotation, traverse la douille 22 dans laquelle elle peut tourner sans subir de translation axiale et en ce qu'elle vient s'engager par le filetage à son extrémité arrière dans un boulon 37, solidaire du tendeur 36, de telle façon qu'il reste de l'espace libre en tête du boulon 37.

7) Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la tige 31 du crochet 32 et le tendeur 36 sont reliés entre eux de façon articulée.

8) Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le tendeur 36 est escamoté par un caisson 38 solidaire de la traverse 21.

9) Appareil suivant une des revendications 1 - 8, caractérisé en ce que la tige centrale, reliée au coin 41, est subdivisée en deux parties, une partie avant 42 constituée par une barre filetée qui s'engage par un contre-filetage 45 dans une partie de tige arrière 46 creuse, la translation axiale du coin 41 étant obtenue par rotation de la partie de tige antérieure 42 à position axiale fixe par rapport au joug 20.

10. Appareil suivant une des revendications 1 - 8, caractérisée en ce que la tige centrale, reliée au coin 41, est en une seule pièce dont la partie avant est pourvue d'un filetage qui peut être mis en rotation dans un contre-filetage prévu au centre du joug 20, la translation axiale du coin 41 étant obtenue par déplacement axial, à l'extérieur du joug 20, de la tête d'entrainement 44 à la suite d'une mise en rotation.