Brevet FR2012888A1 — publié le 19700327

s 2012688 La présente invention a trait à un obturateur à tiroir pour poche de coulée ou tout autre conteneur dont le fond présente un trou de coulée permettant de déverser un métal liquide, notamment de l'acier, cet obturateur comprenant uhe plaque réfractaire 5 fixe, rigidement disposée sous le fond de la poche au moyen d'un cadre métallique et pourvue d'un perçage, ainsi qu'une plaque obturatrice réfractaire, glissant sur la précédente, montée dans un tiroir métallique disposé coulissant par rapport audit cadre métallique et pourvue également d'un perçage. 10 L'emploi d'un obturateur à tiroir sur une poche de cou lée présente, pour le déversement de métaux liquides, notamment d'acier, des avantages certains par rapport aux obturateurs connus, couramment utilisés, constitués par un tampon muni d'une tringle. L'utilisation d'un obturateur à tiroir sur des conte-15 neurs de fonderie et très intéressante dans le cas de coulées spéciales, par exemple dans le cas de coulées sous vide ou de coulées à débit limité, car il n'existe alors aucune sorte d'organe de manoeuvre sortant à l'extérieur du conteneur pour commander la tringle et le tampon lui-même. D'un autre côté les tempé-20 ratures élevées telles que celles voulues dans les processus modernes de fonderie, n'ont pas d'effets nuisibles sur l'étan-chéité de l'obturateur à tiroir, à la différence de ce qu'on observe sur un obturateur constitué d'un tampon et d'une tringle, obturateur qui n'est plus adapté aux températures élevées aujour-25 d'hui usuelles et qui n'assure plus une parfaite étanchéité de la poche. Enfin les tringles de tampon couramment utilisées à ce jour sont exposées à l'attaque chimique de la scorie, ce qui n'a pas lieu non plus dans le cas d'un obturateur à tiroir. A l'emploi des obturateurs à tiroir sur des poches de 30 fonderie on a constaté que l'acier fige très vite dans la région du perçage de la plaque réfractaire fixe, c'est-à-dire qu'à partir d'un obturateur à tiroir qui, après remplissage d'un moule, a été fermé et qui, pour remplir le moule suivant, est rouvert, l'acier ne s'écoule plus. Ce figeage de l'acier fondu provient 35 d'une perte excessive de chaleur que subit l'acier fondu au contact des matériaux réfractaires constitutifs de. la plaque fixe et de la plaque mobile de l'obturateur, Pour que ces matériaux — BAD OBlGlNAU 69 23831 -2" 2012888 soient spécialement résistants à l'usure il faut en effet que ces matériaux soient non seulement hautement réfractaires, mais aussi qu'ils soient de forte épaisseur. Mais il en résulte que ces matériaux sont aussi bons conducteurs de la chaleur, et qu'on en 5 arrive aux insuffisances dont on vient de parler A l'apparition du phénomène indiqué, on procédait jusqu'à ce jour à la remise en route de la coulée, en insufflant de l'oxygène dans le canal de coulée pour obtenir, par la combustion du métal ainsi provoquée, un réchauffement de la région intéressée 10 suffisant pour le rétablissement du jet de coulée. Mais cette manière de faire présente des inconvénients notables, car le "brûlage" à l'oxygène ne peut être exécuté que si l'obturateur à tiroir est ouvert en grand, c'est-à-dire si les perçages de la plaque fixe et de la plaque mobile sont parfaitement coaxiaux. 15 Ceci veut dire qu'après brûlage le jet recommence à couler aussitôt à plein, que de fortes pertes d'acier en résultent et que le risque d'accidents par brûlures à l'acier liquide est d'une probabilité inadmissible. Il n'est pas possible d'effectuer un brûlage à l'oxygène quand l'obturateur à tiroir n'est que partiellement ouvert^ 20 car dans ce cas les bords des perçages des deux plaques seraient endommagés et l'obturateur serait mis hors de service. L'objet que la présente invention s'est fixé consiste à concevoir un obturateur à tiroir du type précisé initialement de façon telle, en le munissant d'un dispositif approprié, qu'il 25 permette d'empêcher ou d'éliminer le figeâge,précité du métal fondu dans le canal de coulée de la poche, et en particulier dans le perçage de la plaque fixe de l'obturateur à tiroir. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, ladite plaque obturatrice est pourvue, en dehors dudit perçage, 30 d'au moins un second perçage qui., en position fermée du tiroir, se place sous le perçage de la plaque fixe, et à l'extrémité inférieure duquel débouche une conduite d'adduction de gaz» Cette structure suivant l'invention permet, en position fermée du tiroir, non seu~' lement d'empêcher le figeage de la colonne de métal en fusion se 35 trouvant au-dessus de la plaque obturatrice, mais aussi de provoquer le retour du métal déjà figé à un état permettant la coulée, et cela au moyen d'insufflation de gaz comprimé par ledit second COPY 69 23831 -3- 2012888 perçage. Le second perçage peut être solidement fermé par un bouchon en matériau perméable aux gaz, non attaquable par le métal liquide et réfractaire. Avantageusement, ledit bouchon est 5 de forme conique allant en s1amincissant du niveau de l'arrivée du gaz vers le haut, pour empêcher le bouchon de monter dans le métal liquide sous l'effet de la pression du gaz. Le cas échéant le gaz est amené à une pression telle qu'il permette de vaincre la pression statique régnant au-dessus du bouchon perméable, de 10 sorte que sous l'action de l'écoulement de gaz le métal liquide soit animé d'une certaine turbulence au-dessus du bouchon perméable, Dans ces conditions les parties les plus chaudes du métal en fusion sont mises en mouvement fermé dans la région du perçage du fond et du perçage de la plaque fixe. Pour exécuter la chasse 15 précitée on peut utiliser un gaz inerte, tel qu'argon, azote, etc, que l'on peut d'ailleurs envoyer chaud. On peut bien entendu utiliser aussi de l'air ou de l'oxygène, car le brûlage consécutif a lieu dans le cas présent en position fermée du tiroir de l'obturateur. Il est clair d'un autre côté que le risque d'acci-20 cents mentionné ci-dessus est considérablement réduit. Il peut être avantageux, au lieu d'un bouchon perméable aux gaz, donc un bouchon réfractaire pourvu de capillaires et (ou) de pores, d'utiliser dans la plaque obturatrice mobile un bouchon pourvu d'un ou de plusieurs perçages. 25 II peut aussi être avantageux de pratiquer un ou plu sieurs perçages dans la plaque obturatrice permettant d'insuffler un gaz sous pression. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui sert d'exemples de réalisation, ainsi 30 qu'à l'examen des dessins correspondants annexés, dans lesquels: - La Figure 1 est une coupe axiale longitudinale d'un obturateur à tiroir correspondant à une première forme de réalisation suivant l'invention: - Les Figures 2 à 4 sont des coupes de détailj à plus 35 grande échelle, correspondant à des variantes de l'obturateur suivant 1'invention. Pour plus de commodité des éléments homologues ont sur copy 69 23831 -4- 2012888 les différentes figures numéros-repères. La poche de coulée 1 représentée à la Figure 1 présente à la manière habituelle un fond 2 en tôle de fer ou d'acier» L'intérieur de la poche 1 est muni d'un revêtement réfractaire 3. 5 Le revêtement réfractaire 3 comporte au fond une brique 4 dans laquelle se loge une busette 6 munie d'un canal de coulée 5» Sous le fond 2 est rapporté un obturateur à tiroir 7. L'obturateur à tiroir 7 comprend un cadre métallique 8, rigidement lié au fond 7 de la poche 1, et par laquelle une plaque 9, également en maté-10 riau hautement réfractaire et pourvue d'un perçage 10, est tenue immobilisée dans une position telle que le canal de coulée 5 de la busette 6 et le trou de coulée 10 de la plaque 9 sont rigoureusement coaxiaux» Le cadre 8 loge un tiroir métallique 11, retenu par le cadre et monté coulissant. Le tiroir 11 porte une 15 plaque obturatrice 13, pourvue d'un perçage traversier 12, plaque qui s'applique contre la face inférieure de la plaque 9 et qui.se déplace vis à vis de la plaque 9 du fait qu'elle accompagne le tiroir 11. Le. tiroir 11 est en outre porteur d'une décharge 15 disposée au-dessous de la plaque 13 et munie d'un trou de coulée 20 14, le perçage 12 de la plaque 13 et le trou de coulée 14 de la décharge 15 étant disposés coaxialement. La plaque 13 est pourvue d'un autre perçage 16. Le perçage 16 de la plaque 13 est disposé à une distance telle du perçage 12 de la même plaque que lorsque le tiroir 11 et par conséquent la plaque 13 se trouvent en 25 position de fermeture, le perçage 16 se place sous le perçage 10 de la plaque fixe 9. Dans le perçage 16 est immobilisée une brique 17 en matériau réfractaire perméable aux gaz. Cette brique 17 est avantageusement conçue de forme conique allant en s'amincissant à partir d'une conduite d'adduction de gaz 18 vers 30 le haut, pour empêcher que sous la pression des gaz la brique puisse monter dans la masse liquide. La conduite d'adduction de gaz 18 débouche sous la face frontale inférieure de la brique 17. La conduite d'adduction de gaz 18 est rigidement liée au tiroir 11 et va a un réservoir de gaz sous pression (non représenté). 35- La commande du tiroir 11 peut se faire hydrauliquement ou par tout autre entraînement approprié 1$, auquel peut être accouplé un dispositif d'adduction / coupure du gaz comprimé. COPY 69 23831 -5- 2012888 Le colmatage des capillaires et des pores de la brique réfractaire 17 n'est pas à craindre car le gaz est admis tant que la brique 17 se trouve éloignée de la région du perçage de la plaque. 5 A la Figure 2 on n'a représenté de l'obturation à tiroir 7 qu'une partie de la plaque fixe 9 et de la plaque mobile 13« La plaque 13 est pourvue d'un perçage 20 et d'un évidement 21 qui, en position fermée du tiroir, se placent sous le perçage 10 de la plaque 9. 10 La conduite d'adduction de gaz 18 débouche sous 1'évide ment 21 d'où le gaz passe par le perçage 20 dans le métal en fusion. L'évidement 21 va en s*amincissant depuis le niveau d'entrée des gaz jusqu'au perçage 20 en conditionnant l'écoule-15 ment. Le perçage 20 est avantageusement d'un diamètre allant jusqu'à 2 mm et d'une longueur dépassant 5 mm, alors que l'évide-ment 21 a une longueur qui dépend du perçage 20 et de l'épaisseur de la plaque 13, et présente au niveau d'entrée des gaz un diamètre 20 libre dépassant 10 mm. A ce niveau d'entrée des gaz 1'évidement 21 peut aussi être d'une autre forme, par exemple ovale ou rectangulaire. Pour interdire au gaz toute possibilité de sortir sans contrôle de 1'évidement 1 de la plaque 13 pour arriver à l'air 25 libre, la face interne de 1'évidement 21 peut être recouverte d'une couche réfractaire, peu perméable ou imperméable aux gaz. Si l'on admet de l'argon ou de l'azote, c'est-à-dire un gaz inerte, le débit de gaz est à régler de façon, d'une part, à permettre une circulation du métal chaud d'autre part à éviter 30 le refroidissement de ce métal. On préfère utiliser des débits relativement faibles à grande vitesse d'entrée. Pour pouvoir adapter la pression de gaz à toutes les pressions statiques possibles, on utilise une chaîne connue de régulation de la pression du gaz. 35 A la Figure 3 on n'a représenté de l'obturateur à tiroir 7 qu'une partie de la plaque fixe 9 et de la plaque mobile 13. La plaque 13 est pourvue de plusieurs perçages 22 et d'un évidement copv 69 23831 —6— 2012888 21 qui, en position fermée du tiroir, se placent sous le perçage 10 de la plaque 9» A la Figure 4 on n'a représenté encore une fois de l'obturation à tiroir 7 qu'une partie de la plaque fixe 9 et de la 5 plaque mobile 13. La plaque 13 est pourvue de plusieurs perçages 23 qui, en position fermée du tiroir, se placent sous le perçage 10 de la plaque 9. COPY 69 23831 -7- 2012888 REVENDICATIONS 1. Obturateur à tiroir pour poche de coulée ou tout autre conteneur dont le fond présente un trou de coulée, permettant de déverser un métal liquide, notamment de l'acier, cet 5 obturateur comprenant une plaque réfractaire fixe, rigidement disposée sous le fond de la poche au moyen d'un cadre métallique et pourvue d'un perçage, ainsi qu'une plaque obturatrice réfractaire, glissant sur la précédente, montée dans un tiroir métallique disposé coulissant par rapport audit cadre métallique et 10 pourvue également d'un perçage, caractérisé par le fait que ladite plaque obturatrice 13 est pourvue, en dehors dudit perçage 12 d'au moins un second perçage 16 qui, en position fermée du tiroir 7, se place sous le perçage de la plaque fixe 10, et" à l'extrémité inférieure duquel débouche une conduite d'adduc-15 tion de gaz» 2. Obturateur à tiroir conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit second perçage 16 est solidement fermé par un bouchon 17 perméable aux gaz. 3. Obturateur à tiroir conforme à la revendication 1, 20 caractérisé par le fait que le bouchon 17 est constitué par une brique en matériau réfractaire, perméable aux gaz. 4. Obturateur à tiroir conforme a l'une au moins des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le second perçage 16 et le bouchon 17 vont en s'amincissant de façon coni- 25 que de bas en haut. 5. Obturateur à tiroir conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que l'extrémité supérieure au moins du second perçage 16 et de section moindre que celle du perçage 10 de la plaque fixe. 30 6. Obturateur à tiroir conforme a la revendication 2, caractérisé par le fait que la section utile du bouchon 17 est à son extrémité supérieure moindre que celle du perçage 10 de la plaque fixe. 7. Obturateur à tiroir conforme à la revendication 2, 35 caractérisé par le fait que le bouchon est en un matériau perméable aux gaz et non attaquable par le métal liquide. COP^ 69 23831 -8- 2012888 8. Obturateur à tiroir conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait quf il est. pourvu d'une pluralité de perçages 16 qui, en position fermée du tiroir, couvrent une partie du perçage 10 de la plaque fixe et auxquels est raccordée une conduite commune d'adduction de gaz.-