Brevet FR2053153A1 — publié le 19710416

La présente invention a trait à une fermeture coulissante pour conteneur de produit fondu liquide, muni d'une ouverture de coulée, utilisable notamment dans l'industrie métallurgique par exemple sur poche de coulée, pour régler le débit de 5 sortie de métal fondu liquide et pour fermer l'ouverture de coulée et a trait en particulier à l'emploi dans une fermeture de la sorte, de matériaux hautement réfractaires. On sait que l'élément d'une fermeture coulissante, dé-plaçable en translation rectiligne ou circulaire, désigné sous le 10 îom de plaque coulissante, guidé pour pouvoir coulisser de façon étanche dans un habitacle se trouvant sous le fond, par exemple d'une poche de coulée, contre la face inférieure d'une placjue percée, rigidement fixée dans la brique du fond de la poche, est soumis à de fortes contraintes du fait des actions thermiques, 15 chimiques et érosives du métal fondu liquide le traversant rapidement, bien que la plaque coulissante de même que tous les autres éléments de la fermeture coulissante et de la poche venant en contact avec le métal fondu liquide, soient en matériaux réfractaires ou soient revêtus de tels matériaux. Dans ces conditions 20 l'érosion se produisant dans l'ouverture de passage de la plaoue coulissante peut, surtout en position d'étranglement de l'ouverture, conduire à des modifications indésirables de la section de cette ouverture, ce qui non seulement influence de façon incontrôlable la constance du débit de sortie et sa vitesse, mais a aussi pour 25 effet, en position fermée de la fermeture, de réduire le recouvrement des surfaces d'étanchéité de la plaoue coulissante et de la plaque percée, et de favoriser en conséquence les risques de percée. Une autre difficulté tient au risque de "figeage" du produit fondu dans l'ouverture de passage de la plaque percée, lors 30 de la fermeture de la plaoue coulissante, surtout lorsque Ha plaque coulissante reste en position fermée durant un temps relativement long, parce quTen raison d'une conductibilité calorifique insuffisante du matériau réfractaire de la plaque coulissante et du fait de la chute de température qui en résulte à partir de 35 1 ' o u* rerture de passage la surface d'étanchéité de la plaoue coulissante n?est pas suffisamment échauffée et se trouve dans la zone du point de solidification du métal. 70 27076 2 2053153 La présente invention a pour but d'éviter ces défectuosités et difficultés et de proposer une fermeture coulissante, qui résiste largement aux agressions thermiques, chimiques'afc" érosives du métal fondu liquide la traversant, et telle que la 5 figeage du métal durant les différentes phases de la coulée nfest pas possible» A cette fin, suivant l'invention une fermeture coulissante du type défini si-dessus est telle que l'ouverture de passage de la plaque coulissante et aa face d'étanchéité sont en un compo-10 sé métallique dur hautement refractaire, de préférence en un siliciure métallique résistant à lfoxydation et à haut point de fusion, ou en un matériau fritte de céramique métallique hautement réfractaire, de préférence â base d'oxyde de zirconium et de molybdène* L»utilisation dsun matériau dur métallique ou d'un 15 matériau fritte de céramique métallique pour la protection contre l'usure de 1 s©mrertu.r© de passage et de la face d'étanchéité de la plaque coulissante, confère à celle-ci un haut pouvoir de r-ée-Istanes à l'érosion et aie contraintes mécaniques et permet, du fait de sa conductibilité calorifique accrue par rapport à celle du matériau 20 rêfraetaire ds la plaque coulissante, une conduction améliorée au long de la pJacv.® coulir-sante et par là 1 'échauff ement de la face d'étanshêité ds celle-ci, en position ouverte ou étranglée de cette. plaçai qui exclut lors de sa fermeture le figeage du métal fondu au dessus de la surface d'étanchéité de la plaque 25. coulissaito^ dans la région de l'ouverture de passage de la plaque p.-.-rcêee Avantageusements lorsqu'on utilise un matériau frittê en céramique métallique on peut pour accroître la résistance â l'oxydation de la phase ' métallique 3 j ajouter jusqu'à ï\.0% en 30 volume de chrome» Comme matériau dur métallique on peut avantageusement utiliser du disilielure de molybdène (MoSi^J• Le matériau dur à hsute résistance à la chaleur- aussi bien que le matériau frittê d© céramique métallique peuvent wtre utilisés sous fer*.!© de garnitures dans la'région de 1®ouvertor-s de 35 passage et de la face d'étanchéité de la plaque coulissant©0 Gêtte garniture hautement. £>éf p&ct&îre p&ut e^ortsgeuaoïaent Sfes ooacti-tuée par une pièce disposés dans l.scuv5r fcurs d© passage de la è*0 ORIGINAL 70 27076 3 2053153 plaque coulissante et de forme annulaire avec collerette ou bride s'étendant à toute la surface d'étanchéité de la plaoue coulissante, pièce qui peut d'ailleurs être enrobée dans la plaque coulissante au moyen d'ui.. "ciment. réfractaire absorbant les dilatations diffé-5 rentielles, entre ladite pièce et la plaque coulissante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation, se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale partielle de la partie 10 inférieure d'une poche de coulée munie d'une fermeture coulissante; - la figure 2 est une vue en coupe de la plaque coulissante, prise suivant la ligne II-II de la figure 1 • 1 désigne l'enveloppe métallique d'une poche de coulée, enveloppe porteuse d'un doublage réfractaire 2 recouvrant la paroi 15 latérale et le fond. L'enveloppe 1 et -le doublage 2 sont pourvus, en un endroit évidé du fond de la poche permettant la sortie du métal fondu liquide, d'une brique de fond 3 extérieurement parallélipipédique, présentant une ouverture d'entrée 3* de forme évasée vers le haut et une seconde ouverture, tronconique, allant 20 en s'élargissant vers le bas, dans laquelle une chemise d'entrée 4, également en matériau réfractaire, est fixée au moyen d'un cineât'"lui-aussi réfractaire. A la chemise d'entrée Ij. se raccorde par le dessous une plaque percée 5 en matériau réfractaire, également ancrée dans le fond de la poche au moyen d'un ciment réfrac-25 taire, contre la face frontale inférieure de la chemise d'entrée, et pourvue d'une ouverture de passage 5' faisant partie de la fer-riBture coulissante désignée dans son exemple par 6. La fermeture coulissante comprend en outre essentiellement d'une part une plaque habitacle J en fonte, vissée (de façon 30 non représentée) contre le fond de l'enveloppe 1, et pourvue d'un couvercle amovible 7' en forme de cadre, lequel peut être appliqué sous pression à l'aide de six goujons (non représentés) par l'intermédiaire d'éléments élastiques 8 et au moyen d'écrous 9 contre la plaque-habitacle, d'autre part un châssis 10 en fonte et en 35 forme de cadre, pourvu d'un passe-buse tronconique 10', châssis dans lequel sont enrobés une plaque coulissante 11 en matériau réfractaire, se prolongeant inférieurement par une buse de sortie 70 27076 2053153 12, également en matériau réfractaire. Le châssis 10 porteur de la plaque coulissante peut coulisser sur des glissières 13, disposées sur le couvercle et peut être déplacé en translation rectiligne par un organe hydraulique d'entraînement, représenté en 11).. 5 Dans la plaque coulissante 11 est enrobée, de façon que les faces supérieures soient de même niveau, une pièce 111 en disiiiciure de molybdène, hautement réfractaire, de forma annulaire et pourvue d'une collerette ou bride, cet enrobage étant réalisé au moyen d'an.ciment' réfractaire faisant joint élastique de dila-10 tation et la face supérieure de la pièce 11', partie intégrante de la surface de glissement de la plaque coulissante, étant appliquée du fait des éléments élastiques 8 précomprimé s, de façon à faire joint étanche contre la face inférieure de la plaque percée 5» La pièce 11' en disiiiciure de molybdène résistant à des températures 15 supérieures à 2000°C et ayant une conductibilité calorifique d'environ 0,1 cal/cm2/s/°C à 20°C, élève de façon très notable la durée de vie de la plaque coulissante, de sorte que l'on peut exécuter plusieurs coulées avec la même fermeture. Le matériau réfractaire utilisé pour constituer la chemise d'entrée !(., la plaque 20 percée 5, la plaque coulissante 11 et la buse de sortie 12 est un matériau â forte teneur en alumine, à base d'argile-corindon-"mullite" et à environ 80$ d'AlgO^, matériau qui a une porosité d'environ 20$, une résistance à la flexion à chaud de 180 à 200 kgf/cm2 à 1J+00°C ainsi qu'une conductibilité calorifique de 25 2,0 à 2,1 kcal/xn/h/°C entre 1000 et 1200°C. Les dilatations différentielles de la pièce dure 15 en disiiiciure de molybdène et de la plaque à forte teneur en argile sont largement absorbées par le cimént réfractaire faisant joint élastique de dilatation et représenté en 11 ',cifflërit à base d'alumine en poudre de granulométrie 30 inférieure à 0,1 mm avec liant de phosphate mono-aluminique. En outre, les éléments élastiques 8 sont en mesure d'absorber les dilatations qui se produisent en direction transversale de celle dss déplacements de la plaque coulissante. La collerette ou bride de la pièce 11' forme, par sa face supérieure tournée vers la plaque 35 percée, à la fois surface de glissement de la plaque coulissante et surface d'étanchéité, en d'autres termes elle est ajustée de façon que, même en position fermée du tiroir (déplacement maximal 70 27076 2053153 de la plaque-tiroir dans le sens de la flèche) elle assure une étanchéité suffisante au dessous de l'ouverture de passage de. la plaque percée 5. La pièce "H* peut aussi être faite à partir d'oxyde de 5 zirconium et de molybdène soumis à pressage pour former un corps en métal fritté„ 70 27076 •' 2053153 REVENDICATION 1. Fermeture coulissante pour conteneur de métal fondu liquide pourvu d'une ouverture de coulée, par exemple pour poche de coulée, et comprenant d'une part une plaque percée rapportée 5 rigidement contre le conteneur, dans la région de l'ouverture de coulée, d'autre part une plaque coulissante en matériau réfractaire, percée d'une ouverture de passage et guidée pour pouvoir coulisser de façon étanche contre la plaque percée, caractérisée par le fait que l'ouverture de passage de la plaque coulissante 10 11 et sa face d'étanchéité sont en un composé métallique dur haute-ment réfractaire, de préférence en un silidurë métallique, résistant à l'oxydation et à point de fusion élevé. 2. Fermeture coulissante d'après l'état connu de la technique défini à la revendication 1,- caractérisé par le fait que 15 l'ouverture de passage et la face d'étanchéité de la plaque coulissante 11 sont en un matériau fritté de céramique métallique hautement réfractaire, de préférence à base d'oxyde de zirconium et de molybdène. 3. Fermeture coulissante selon la revendication 2, 20 caractérisée par le fait qiià la phase métallique du matériau fritté en céramique métallique comporte du chrome jusqu'à U.0% en td lume» ij.o Fermeture coulissante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le composé métallique dur est du disiiiciure de molybdène (MoSi^)» 25 5. Fermeture coulissante selon l'une des revendications 1 à ij., caractérisée par le fait que l'ouverture de passage et la face d'étanchéité de la plaque coulissante présentent une garniture en matériau métallique dur hautement réfractaire ou en matériau fritté de céramique métallique. 30 6. Fermeture coulissante selon l'une des revendications 1 à 5» caractérisée par le fait que la garniture hautement réfractaire est constituéepar une pièce 11' disposée dans l'ouverture de passage de la plaque coulissante 11 et de forme annulaire avec collerette ou bride s'étendant à toute la surface d'étanchéité de 35 la plaque coulissante,, 7. Fermeture coulissante selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la pièce annulaire est enrobée dans la plaque coulissante au moyen d'un cimerit réfractaire absorbant les dilatations différentielles entre ladite pièce et la plaque coulissante0