WO1997031736A1 - Unite coulissante pour un conteneur metallurgique, et plaque associee - Google Patents

Unite coulissante pour un conteneur metallurgique, et plaque associee Download PDF

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Inventor
François-Noël RICHARD
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Vesuvius France S.A.
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28—Plates therefor

Definitions

  • the present invention relates to a sliding unit for a metallurgical container containing a liquid metal, comprising a fixed refractory plate comprising a working face mounted under a pouring orifice of the metallurgical container, at least two movable refractory plates, each movable plate having a facing face working, at least two guide edges, and at least two support edges, the two movable plates being able to slide under the fixed plate in a plate changing direction, so that one plate replaces P other opposite the pouring orifice, means for applying the movable refractory plates against the fixed plate at least when they are opposite the pouring orifice, so as to form a tight junction.
  • the plates are pushed so that they pass through the orifice too quickly to be damaged or welded.
  • this solution requires powerful and expensive plate drive means.
  • it is not applicable when a long tube is attached to at least one of the plates because the significant accelerations necessary to give rapid movement to the plates would lead to the rupture of the tubes by the effect of the stresses resulting from the forces d 'inertia.
  • the metal casing is designed in such a way that shoulders of refractory material extend above the metal casings of the plates so as to abut one against the other.
  • This arrangement overcomes the disadvantages mentioned above. Particularly the metal envelopes are not exposed to the steel jet during a plate change. However, it also has several drawbacks.
  • each of the refractory plates must be perfectly machined in order to guarantee that the thrust forces are distributed over the entire support surface and to ensure a seal against liquid metal. This precision in machining is difficult to obtain and expensive.
  • the refractory material is brittle and the sharp edges of the plates can break easily if a local force is applied to them, which will occur if the support edges of the plates are not perfectly flat, if the plates are not perfectly aligned or if a hard particle remains between the plates. If the sharp corners are damaged, a chip of refractory material may get caught between the work surfaces, which will damage them and increase the risk of liquid metal seeping between them.
  • the present invention relates to a sliding unit which overcomes these drawbacks.
  • a seal is provided at least between the adjacent support edges of the two movable plates, this seal being made of a material which is sufficiently elastic to absorb the flatness defects of the edges of the movable plates and cannot be welded by the molten metal .
  • the joint distributes the forces between the two plates and therefore avoids having to machine their edges with great precision.
  • the seal is exposed to the jet of liquid metal if the pouring channel has not been closed beforehand.
  • this is not a disadvantage because the joint is made of a material different from the cast metal. Therefore it cannot weld with it.
  • the seal is made of a combustible material such as paper, cardboard, wood or plastics.
  • a combustible material such as paper, cardboard, wood or plastics.
  • each of the support edges of the movable plates is provided with a seal.
  • a single support edge is provided with a seal.
  • the sliding unit comprises a joint independent of the movable plates.
  • the seal is fixed to the edges of the plates.
  • the bearing edge of the movable plates and the joint (s) are wider than the pouring orifice. This allows the latter to be sealed so when changing plates.
  • the thickness of the joint is between 1 and 10 mm.
  • the invention is applicable irrespective of the shape of the refractory plates. These plates can be flat, as is most often the case. They can also have another form. They can for example be cylindrical, as is the case in the rotary tube changer described in French patent application No. 95 05504. The invention also relates to a plate for the sliding unit.
  • Figure 1 is a vertical sectional view of a metallurgical container equipped with a sliding unit according to the present invention
  • Figure 2 is a top view of the sliding unit shown in Figure i
  • Figure 3 is a view of a plate for a sliding unit according to the present invention
  • Figure 4 is an alternative embodiment of the plate of Figure 3
  • Figure 5 is a variant of the sliding unit.
  • the general reference 2 denotes a metallurgical container such as a pocket or a distributor. It has a thick steel bottom wall 4 covered by a layer of refractory material 6. A bottom brick 8 is arranged in the thickness of the refractory wall 6. The bottom brick 8 has an internal nozzle 10 in which a central pouring channel 12 is arranged. The internal nozzle 10 is tightly connected to a fixed plate 14 having a lower working face .
  • a metal chassis (not shown) is fixed under the bottom plate 14 of the metallurgical container 2. This chassis includes guide means, for example slides, which make it possible to receive mobile plates such as 16 and 18. These mobile plates are applied with sealing pressure against the fixed plate 14 at least when they are facing the casting channel 12.
  • rocker arms such as 20 actuated by springs or other similar elastic means.
  • the plate 16 is in the pouring or working position while the plate 18 has been placed in an insertion zone.
  • each of the plates 16 and 18 has a rectangular shape.
  • Each plate has two guide edges 22 which guide the plate in the rails of the frame (not shown), and two support edges 24 which allow the plates to push each other.
  • the new replacement plate 18 will replace the plate 16 in the working position when it is used.
  • actuating means such as a jack 26, will exert an action on the plate 18. By compressing the seal 30, the plate 18 will then drive the plate 16 from its position and take its place.
  • FIG. 3 a first alternative embodiment of a plate according to the invention.
  • This plate has a seal 30 attached to one of these support edges 24.
  • Successive plates are inserted in the guide means of the sliding unit in such a way that the seal 30 is always disposed at the interface between two plates .
  • the seal 30 must always be placed at the front relative to the direction of plate change or always at the rear relative to this same direction. We therefore understand that it is sufficient to provide a seal on a only support songs from the plate.
  • FIG 4 An alternative embodiment of a plate according to the present invention.
  • Each of the two support edges 24 is provided with a seal 30.
  • the plates can be introduced into the guide means without having to pay attention to the direction in which they are introduced.
  • Two seals 30 are present at the interface between the plates.
  • the seal 30 can be fixed by any means on the plate, for example glued, screwed, etc.
  • the joint can also consist of a protective layer, such as a paint or another type of coating, applied to one and / or the other of the support edges. It can also be integrated into the refractory plate at the time of its manufacture.
  • a protective layer such as a paint or another type of coating
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the sliding unit. While in Figures 1 and 2 the replacement plate 18 drives the plate during work 16 by pushing it, in the embodiment of Figure 5 each plate has independent drive means. These means are for example constituted by two forks 34 arranged parallel to the guide edges 22 of the plates and which take the latter in pincers. The two forks 34 of a plate are connected to actuation means (not shown). The actuating means of the plate 16 and those of the plate 18 must be synchronized and they must be adjusted so as to compress the seal 30 disposed at the interface between the two plates so as to seal the liquid metal. In this variant embodiment, the seal 30 is independent of the plates 16 and 18. It is arranged between them after these plates have been put in place in the guide means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Unité coulissante pour un conteneur métallurgique (2). Elle comprend une plaque réfractaire fixe (14) comportant une face de travail montée sous un orifice de coulée (12) du conteneur métallurgique (2), au moins deux plaques réfractaires mobiles (16, 18), chaque plaque mobile comportant une face de travail, au moins deux chants de guidage (22) et au moins deux chants d'appui (24), des moyens d'entraînement (26) pour faire glisser les deux plaques mobiles (16, 18) sous la plaque fixe dans une direction de changement de plaque de manière qu'une plaque remplace l'autre en regard de l'orifice de coulée (12), des moyens (20) pour appliquer les plaques réfractaires mobiles (16, 18) contre la plaque fixe (14), de manière à former une jonction étanche. Un joint (30) est prévu au moins entre les chants d'appui (24) adjacents de deux plaques mobiles (16, 18), ce joint étant réalisé en un matériau suffisamment élastique pour absorber les défauts de planéité des chants des plaques mobiles et différent du métal liquide.

Description

UNITE COULISSANTE POUR UN CONTENEUR METALLURGIQUE, ET
PLAQUE ASSOCIEE
La présente invention concerne une unité coulissante pour un conteneur métallurgique contenant un métal liquide, comprenant une plaque réfractaire fixe comportant une face de travail montée sous un orifice de coulée du conteneur métallurgique, au moins deux plaques réfractaires mobiles, chaque plaque mobile comportant une face de travail, au moins deux chants de guidage, et au moins deux chants d'appui, les deux plaques mobiles étant aptes à glisser sous la plaque fixe dans une direction de changement de plaque, de manière qu'une plaque remplace P autre en regard de l'orifice de coulée, des moyens pour appliquer les plaques réfractaires mobiles contre la plaque fixe au moins lorsqu'elles sont en regard de l'orifice de coulée, de manière à former une jonction etanche.
Art antérieur
On connaît déjà (FR 2 436 923) une unité coulissante équipée de plaques mobiles entourées par une enveloppe métallique qui procure rigidité et cohérence aux plaques. L'utilisation d'une telle enveloppe métallique est généralement nécessaire parce que le matériau réfractaire constituant les plaques se fissure sous l'effet des contraintes thermiques et mécaniques induites par les dures conditions de coulée. Dans une telle unité coulissante les chants d'appui des plaques qui sont appliqués l'un contre l'autre lorsque l'on pousse une plaque de remplacement contre la plaque en cours de coulée sont bien protégés par les enveloppes métalliques interposées entre eux. Aucun usinage des chants d'appui de la plaque réfractaire n'est nécessaire et l'élasticité du métal répartit les forces locales sur la surface de poussée.
Toutefois, cette solution comporte plusieurs inconvénients.
Il est difficile d'usiner la face de travail des plaques réfractaires de niveau avec l'enveloppe métallique parce que les outils qui sont destinés à l'usinage de l'acier et à ceux qui sont destinés à l'usinage du matériau réfractaire ne sont pas compatibles. Au cours d'un changement de plaques, il faut éviter que les enveloppes métalliques des plaques soient endommagées ou soudées ensemble au niveau de leur jonction. Pour cela, il existe deux possibilités.
Selon une première possibilité, on pousse les plaques de manière qu'elles traversent l'orifice trop rapidement pour être endommagées ou soudées. Mais cette solution nécessite des moyens d'entraînement des plaques puissants et coûteux. De plus, elle est inapplicable lorsqu'un tube long est fixé à l'une au moins des plaques parce que les accélérations importantes nécessaires pour donner un mouvement rapide aux plaques conduiraient à la rupture des tubes par l'effet des contraintes résultant des forces d'inertie.
Selon une autre possibilité, on ferme le chenal de coulée avant le changement de plaques, et on l'ouvre après ce changement. Ceci nécessite un dispositif de fermeture qui n'est pas toujours disponible. De plus, afin de diminuer le plus possible la durée pendant laquelle le chenal de coulée est fermé, cette solution impose une automatisation coûteuse pour synchroniser la fermeture du chenal de coulée et le mouvement des plaques.
Dans une autre unité coulissante décrite par le document US-4,729,497 l'enveloppe métallique est conçue de telle manière que des épaulements de matériau réfractaire s'étendent au-dessus des enveloppes métalliques des plaques de manière à venir en butée l'un contre l'autre. Cette disposition remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Particulièrement les enveloppes métalliques ne sont pas exposées au jet d'acier durant un changement de plaque. Cependant elle comporte également plusieurs inconvénients.
Les chants d'appui de chacune des plaques réfractaires doivent être parfaitement usinés afin de garantir que les forces de poussée soient réparties sur toute la surface d'appui et à assurer une étanchéité au métal liquide. Cette précision de l'usinage est difficile à obtenir et coûteuse. Le matériau réfractaire est cassant et les bords aigus des plaques peuvent se casser facilement si un effort local leur est appliqué, ce qui se produira si les chants d'appui des plaques ne sont pas parfaitement plats, si les plaques ne sont pas parfaitement alignées ou si une particule dure subsiste entre les plaques. Si les angles aigus sont endommagés, un éclat de matériau réfractaire risque de se coincer entre les surfaces de travail, ce qui les endommagera et augmentera le risque d'une infiltration de métal liquide entre elles.
La présente invention a pour objet une unité coulissante qui remédie à ces inconvénients.
Selon l'invention un joint est prévu au moins entre les chants d'appui adjacents des deux plaques mobiles, ce joint étant réalisé en un matériau suffisamment élastique pour absorber les défauts de planéité des chants des plaques mobiles et non soudable par le métal liquide coulé. Le joint répartit les efforts entre les deux plaques et évite par conséquent d'avoir à usiner leur chants avec une grande précision. Lors d'un changement de plaque le joint est exposé au jet de métal liquide si le chenal de coulée n'a pas été fermé préalablement. Toutefois, ceci n'est pas un inconvénient parce que le joint est réalisé en un matériau différent du métal coulée. Par conséquent il ne peut pas se souder avec celui-ci.
Selon une variante de réalisation, le joint est réalisé en un matériau combustible tel que le papier, le carton, le bois ou les matières plastiques. Quoique le joint puisse être brûlé par le métal liquide, la durée de passage du joint devant l'orifice de coulée est suffisamment brève pour qu'il soit capable de résister suffisamment pour remplir sa fonction. Etant donné qu'il est utilisé une seule fois, sa détérioration superficielle est sans importance.
Selon un mode de réalisation particulier, chacun des chants d'appui des plaques mobiles est muni d'un joint. Selon une autre réalisation un seul chant d'appui est muni d'un joint. Selon une variante de réalisation, l'unité coulissante comporte un joint indépendant des plaques mobiles. Selon une autre variante le joint est fixé aux chants des plaques.
De préférence le chant d'appui des plaques mobiles et le(s) joint(s) sont plus larges que l'orifice de coulée. Ceci permet d'obturer ce dernier de manière etanche lors d'un changement de plaques.
L'épaisseur du joint est comprise entre 1 et 10 mm.
L'invention s'applique quelle que soit la forme des plaques réfractaires . Ces plaques peuvent être planes, comme c'est le plus souvent le cas. Elles peuvent également présenter une autre forme. Elles peuvent par exemple être cylindriques, comme c'est le cas dans le changeur de tube rotatif décrit dans la demande de brevet française n° 95 05504. L'invention concerne également une plaque pour l'unité coulissante.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures : - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un conteneur métallurgique équipé d'une unité coulissante conforme à la présente invention ; la figure 2 est une vue de dessus de l'unité coulissante représentée sur la figure i ; la figure 3 est une vue d'une plaque pour une unité coulissante conforme à la présente invention ; la figure 4 est une variante de réalisation de la plaque de la figure 3 ; la figure 5 est une variante de l'unité coulissante.
Sur la figure 1 la référence générale 2 désigne un conteneur métallurgique tel qu'une poche ou un répartiteur. Il comporte une paroi de fond épaisse en acier 4 recouverte par une couche de matériau réfractaire 6. Une brique de fond 8 est aménagée dans l'épaisseur de la paroi réfractaire 6. La brique de fond 8 comporte une busette interne 10 dans laquelle est aménagé un chenal de coulée central 12. La busette interne 10 est raccordée de façon etanche à une plaque fixe 14 comportant une face inférieure de travail. Un châssis métallique (non représenté) est fixé sous la plaque de fond 14 du conteneur métallurgique 2. Ce châssis comporte des moyens de guidage, par exemple des glissières, qui permettent de recevoir des plaques mobiles telles que 16 et 18. Ces plaques mobiles sont appliquées avec pression d'étanchéité contre la plaque fixe 14 au moins lorsqu'elles sont en regard du chenal de coulée 12. On utilise par exemple, de manière connue, des culbuteurs tel que 20 actionnés par des ressorts ou un autre moyen élastique analogue. Sur la figure 1 la plaque 16 est en position de coulée ou de travail tandis que la plaque 18 a été placée dans une zone d'introduction. Comme on peut le voir sur la figure 2 chacune des plaques 16 et 18 présente une forme rectangulaire. Chaque plaque comporte deux chants de guidage 22 qui permettent de guider la plaque dans les glissières du bâti (non représenté), et deux chants d'appui 24 qui permettent aux plaques de se pousser l'une l'autre. Plus précisément la plaque neuve de remplacement 18 viendra remplacer la plaque 16 en position de travail lorsque celle- ci sera usagée. A cette fin des moyens d'actionnement, tel qu'un vérin 26, viendront exercer une action sur la plaque 18. En comprimant le joint 30, la plaque 18 chassera alors la plaque 16 de sa position et prendra sa place.
On remarque que les chants d'appui 24 des plaques 16 et 18, ainsi que le joint 30 sont plus larges que le trou de coulée 35. De cette manière, le trou de coulée reste obturé en permanence pendant le changement de plaques.
On a représenté sur la figure 3 une première variante de réalisation d'une plaque conforme à l'invention. Cette plaque comporte un joint 30 fixé sur un seul de ces chants d'appui 24. Les plaques successives sont introduites dans les moyens de guidage de l'unité coulissante de telle manière que le joint 30 soit toujours disposé à l'interface entre deux plaques. En d'autres termes le joint 30 devra toujours être placé à l'avant par rapport à la direction de changement de plaque ou toujours à l'arrière par rapport à cette même direction. On comprend donc qu'il est suffisant de prévoir un joint sur un seul des chants d'appui de la plaque.
On a représenté sur la figure 4 une variante de réalisation d'une plaque conforme à la présente invention. Chacun des deux chants d'appui 24 est muni d'un joint d'étanchéité 30. De cette manière on peut introduire les plaques dans les moyens de guidage sans avoir à faire attention au sens dans lequel elles sont introduites. Deux joints 30 sont présents à l'interface entre les plaques.
Le joint d'étanchéité 30 peut être fixé par un moyen quelconque sur la plaque, par exemple collé, vissé etc..
Le joint peut également être constitué par une couche protectrice, telle qu'une peinture ou un autre type de revêtement, appliqué sur l'un et/ou l'autre des chants d'appui. Il peut également être intégré à la plaque réfractaire au moment de sa fabrication.
On a représenté sur la figure 5 une variante de réalisation de l'unité coulissante. Alors que sur les figures 1 et 2 la plaque de remplacement 18 chasse la plaque en cours de travail 16 en la poussant, dans le mode de réalisation de la figure 5 chaque plaque comporte des moyens d'entraînement indépendants. Ces moyens sont par exemple constitués par deux fourchettes 34 disposées parallèlement aux chants de guidage 22 des plaques et qui prennent ces dernières en tenaille. Les deux fourchettes 34 d'une plaque sont reliées à des moyens d'actionnement (non représentés). Les moyens d'actionnement de la plaque 16 et ceux de la plaque 18 doivent être synchronisés et ils doivent être réglés de manière à comprimer le joint 30 disposé à l'interface entre les deux plaques de manière à réaliser une étanchéité au métal liquide. Dans cette variante de réalisation, le joint 30 est indépendant des plaques 16 et 18. Il est disposé entre elles après que ces plaques ont été mises en place dans les moyens de guidage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Unité coulissante pour un conteneur métallurgique (2) contenant un métal liquide, comprenant : une plaque réfractaire fixe (14) comportant une face de travail montée sous un orifice de coulée (12) du conteneur métallurgique (2) ; au moins deux plaques réfractaires mobiles (16, 18), chaque plaque mobile comportant une face de travail, au moins deux chants de guidage
(22) et au moins deux chants d'appui (24) ; des moyens d'entraînement (26) pour faire glisser les deux plaques mobiles (16, 18) sous la plaque fixe (14) dans une direction de changement de plaque, de manière qu'une plaque remplace l'autre en regard de l'orifice de coulée (12) ; des moyens (20) pour appliquer les plaques réfractaires mobiles (16, 18) contre la plaque fixe (14) au moins lorsqu'elles sont en regard de l'orifice de coulée (12) de manière à former une jonction etanche ; caractérisée en ce qu'un joint (30) est prévu au moins entre les chants d'appui (24) adjacents des deux plaques mobiles (16, 18), ce joint (30) étant réalisé en un matériau suffisamment élastique pour absorber les défauts de planéité des chants des plaques mobiles et non soudable par le métal liquide.
2. Unité coulissante selon la revendication 1 caractérisée en ce que le joint (30) est réalisé en un matériau combustible tel que le papier, le carton, le bois ou les matières plastiques.
3. Unité coulissante selon la revendication 1 caractérisée en ce que joint (30) est réalisé en un matériau réfractaire.
4. Fermeture coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le joint (30) est constitué par une couche protectrice.
5. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que chacun des chants d'appui (24) des plaques mobiles ( 16, 18) est muni d'un joint (30).
6. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'un seul chant d'appui des plaques mobiles est muni d'un joint (30).
7. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 6 caractérisée en ce que les joints des plaques (16, 18) sont fixés sur les chants d'appuis.
8. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle comporte un joint (30) indépendant des plaques mobiles (16, 18) et disposé entre elles.
9. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que les chants d'appui (24) des plaques mobiles et le joint (30) sont plus larges que l'orifice de coulée (12).
10. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que l'épaisseur du joint (30) est comprise entre 1 et 10 mm.
11. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que les faces de travail de la plaque fixe (14) et des plaques mobiles (16, 18) sont planes ou cylindriques.
12. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisée en ce que chacune des plaques mobiles (16, 18) comporte des moyens d'entraînement indépendants (34).
13. Unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'entraînement qui poussent l'une des plaques mobiles (16), cette plaque mobile (16) poussant l'autre plaque mobile (18) en comprimant le joint (30).
14. Plaque pour une unité coulissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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