Brevet FR2039257A1 — publié le 19710115

i 2039257 L'invention est relative à une cuve transportée à chaud, notamment une cuve métallurgique telle que convertisseur pour aciéries, montée à bascule sur un anneau porteur, la dite cuve portant éventuellement des anneaux de roule-5 ment, pour un mouvement de rotation sur l'axe longitudinal de la cuve, les anneaux porteurs ,ou les anneaux de roulement,étant toujours fixés au moyen d'éléments de traction sur l'enveloppe de la cuve* Il est apparu dans la pratique 10 que la fixation d'un anneau porteur ou d'une paire d'anneaux de roulement par rapport à la cuve ne peut pas être réalisée sans précautions supplémentaires^si l'on ne veut pas avoir à craindre les effets nuisibles des tensions thermiques* La jonction connue jusqu'ici d'un anneau de roulement avec l'enveloppe de cuve^dans les 15 cuves à roulement dites "cuves Kaldo", au moyen de coins qui doivent être introduits en sens inverses dans des entailles des anneaux, et en s'appliquant sur l'enveloppe de cuve, se montre défavorable* Cela résulte de la liaison conductrice de la chaleur^qui s*établit entre l'enveloppe de cuve et l'anneau de roulement,qui fait que 20 ces anneaux à roulement à billes prennent pratiquement la température de l'enveloppe de cuve* Le cerclage direct de la cuve empêche aussi cependant la dilatation de la cuve elle-même et entrave la cuve elle-même dans sa dilatation naturelle par la chaleur* Les nouvelles cuves de ce type 25 possèdent en conséquence des anneaux de roulement montés de façon à être séparés de la cuve par une fente d1 aii>fcomme la fente d'air connue déjà par les montages correspondants d'anneaux porteurs* Suivant une solution connue, on se sert;pour former pont entre les anneaux de roulement montés au 30 moyen d'une fente d'air, de lames de ressort de section rectangu- r laire,dont on dispose un grand nombre suivant un polygone sur la circonférence de la cuve. Chaque lame de ressort séparée, désignation sous laquelle on doit comprendre des plaques d'acier de 40 mm d'épaisseur, possède un point central de raccordement sur la paroi 35 de la cuve, et, à chaque bout, des points de raccordement sur les deux anneaux de roulement. L'avantage procuré en soi et pour soi par la disposition à fente d'air comprend au moins une importante atténuation grâce à la formation de la cage polygonale qui,plus ou moins fermée,freine l'évacuation naturelle de la chaleur,c'est-à-40 dire refoule la chaleur sur la drccnférence de la cuve plutôt qu'elle 70 10174 2 2039257 n'aide à une évacuation.» La disposition de plus grands écarts entre deux lames de ressort adjacentes est rend te plus difficile en ce sens que le rapport entre la largeur et l'épaisseur ne doit pas descendre au-dessous d'une valeur déterminée sans affecter défavo-5 rablement la portance du dispositif. Une augmentation de l'épaisseur des plaques est cependant exclue en raison de la nécessité où. sont les lames de ressort de pouvoir se courber,puisque l'on doit leur demander une élasticité déterminée. Un problème particulier de la 10 solution connue est formé par les points de. raccordement centraux des lames de ressort sur l'enveloppe de cuve. Dans le cas présent, ces points de raccordement sont constitués, par des boulons qui doivent glisser dans des perforations des lames de ressort. Si on les considère séparément, la paroi de la cuve peut effectuer un mouve-15 ment de dilatation thermique,' toutefois le nombre d'ensemble des boulons disposés sur la circonférence de l'enveloppe de cuve constitue un obstacle à la régularité de la dilatation thermique radiale. La raison en est la pluralité des points de jonction entre lame de ressort et enveloppe de cuve,qui se comportent différemment par 20 segments en raison des différences d'échauffement que l'on constate sur la circonférence de la cuve. Des points d'échauffement différent se produisent déjà, en raison des défauts d'homogénéité de la garniture maçonnée^ dans les convertisseurs de construction courante, mais alors dans une mesure plus élevée dans les cuves Kaldo^dont la 25 position de rotation est constituée par une position dans laquelle l'axe est incliné de 17° sur l'horizontale. S'il se produit alors un échauffement d'un seul côté de la cuve métallurgique, l'enveloppe de cuve se gondolera en ce point à la façon d'une enveloppe de cuve munie d'ondulations. Les boulons de lame de ressort qui se 30 trouvent dans la zone d'une ondulation prennent une position qui s'écarte, de la position théorique, étant bien entendu que l'axe du boulon ne se déplace pas vers la gauche ou la droite, ou vers le haut ou vers le bas, mais qu'il prend une positon oblique quelconque. La lame de ressort articulée sur le boulon est seulement capa-35 ble d'effectuer une courbure dans le sens radiale. Des torsions de ■9 la section de la lame de ressort entraînent un blocage immédiat entre le trou de la lame de ressort et le bouloh, de sorte que^si plusieurs boulons dont les axes ont changé de position se présentent sur la circonférence de la cuve, la dilatation naturelle de celle-ci 40 sera empêchée. En conséquence la contracté exercée sur l'enveloppe 70 10174 3 2039257 de cuve augmente, et en conjonction avec l'effet d'écran produit par les lames.de ressort, l'aptitude à supporter les contraintes diminue en raison des températures plus élevées de l'enveloppe, de sorte que l'on doit craindre des détériorations de l'enveloppe de 5 cuve qui se traduiront par des déformations permanentes. Ces déficiences sont liées à la solution connue du fait que l'arrangement du poids de la charge, provenant du poids propre de la cuve, de la maçonnerie qui la garnit, et de la charge utile, est réalisé sur l'enveloppe de la cuve, 10 dans toutes les positions du basculement, exclusivement par l'intermédiaire des boulons des lames de ressort. En revanche une autre solution connue prévoit déjà d'appuyer la cuve, quand son axe est en position verticale^sur l'anneau porteur au moyen de griffes fixes sur 15 la paroi de la cuve, et de permettre la dilatation axiale simplement en maintenant particulièrement flexible la fixation de l'organe de traction. Dans la position horizontale d'autre part, on se sert d'éléments de traction séparés ( vis dont les axes s'étendent dans le plan radial de la cuve, comme organes porteurs spéciaux. 20 L'avantage d'une telle disposition réside en ce que la cuve est empêchée de prendre une mauvaise position en passant de la position verticale à la position horizontale, passage au cours duquel, jusqu'à présent, il se produisait des chocs violents qui étaient l'origine d'une usure importante des. fixations par griffes courantes. 25 La seconde solution connue permet tait ainsi de réaliser un déplacement souple pour la cuve et l'anneau porteur,,dont les différences de comportement à la dilatation par la chaleur étaient absorbées. Les fixations sur la paroi dé la cuve et sur l'anneau porteur sont constituées par des articulations 30 qui permettent aux éléments de traction, qui sont ici constitués de vis, de prendre une position oblique. Ce qui est susceptible d'amélioration dans une telle fixation de la cuve est la propriété d'après laquelle la cuve s'appuie, au moins dans la position verticale, sur l'anneau porteur au moyen de cales. Il peut en conséquen-35 ce se produire à cet endroitydans une faible mesure, des forces de friction, car il ne.s'établit pas une reprise de la charge nettement séparée entre les vis de traction et les cales. La présente invention a pour objet de diminuer encore plus les effets de friction,de sorte que la cuve 40 reste sans être affectée à un degré élevé dans sa liberté de dila- 70 10174 4 2039257 tation par rapport à l'anneau porteur. I"obtention de ce résultat procède de la prévision d'une fente entre les anneaux porteurs (anneaux à roulement à billes) et la paroi de la cuve^pour éviter touV refoulement de la chaleur, et de l'assurance d'un léchage 5 naturel de la paroi de la cuve par l'air ambiant. Conformément à l'invention, cela est obtenue' en ce que la'cuva est maintenue,, dans la position verticale aussi bien que,dans la position horizontale,au moyen d 'organes de précontrainte pouvant être soumis à une traction et capables de 10 fléchir. Suivant un mode de réalisation, / les organes de précontrainte? sont fixés sur des consoles ou des anneaux consoles de l'anneau porteur, ou des anneaux à roulements à bille, . et - d'autres consoles de l'enveloppe de la cuve sont 15 fixées avec des têtes de serrage qui transmettent la tension. Suivant un autre mode de réalisation, les organes de précontrainte pour la position horizontale sont constitués de paires de tendeurs qui s'étendent tangentielle-ment, dont une tête de tension est maintenue sur une console commu-20 ne sur la paroi de la cuve* l'utilisation d'organes de précontrainte prétendus, mais cependant fortement capables de fiéchiryfconduit à un déplacement relatif quelconque entre l'anneau porteur (anneau à roulement à billesà et la cuve, sensiblement dans le sens d'une suspension qui serait élastique, mais cependant suffisamment rigicîe 25 pour porter la charge de la cuve dans toute position de basculement. A l'opposé de l'état actuel de la technique, la tête de tension peut être maintenue rigidement sur sa consolefet tout déplacement des points de fixation a lieu en raison de l'aptitude au fléchissement. Les organes de ..précontrainte ont. besoin à cet effet de ces 30 propriétés telles qu'elles peuvent être assurées par exemple en réunissant en faisceau des fils séparés* On peut par ce moyen transmettre des forces de précontrainte importantes avecc une bonne aptitude au fléchissement, de sorte que l'on peut effectuer Tin passage • de la position verticale à la position horizontale de la cuve, sans 35 qu'il se produise un mouvement de dérapage si redouté. Le passage de l'une à l'autre position de basculement, tout en maintenant en toute sécurité, en même temps, la cuve sur l'anneau porteur ou l'anneau de roulement, peut être perfectionné plus encore en ce qu'il est disposé, répar-40 tie sur la circonférence de la cuve^une pluralité de paires d'orga- 70 10174 5 -2039257 nés de précontrainte formant chaque fois une tangente et qui se croisent. Un avantage de cette disposition réside dans la répartition la plus grande possible des organes de précontrainte porteurs, par exemple quand la cuve est en position horizontale/,et par suite 5 dans la bonne répartition des forces qui doivent être..jappliqu.ées sur l'enveloppe de la cuve. La contrainte de l'enveloppe de cuve diminue, et il peut cependant se produire des déplacements des points de fixation sur les consoles, par exemple sous la forme de zones de paroi dont 1'échauffement est irrégulier. 10 Une liaison encore plus forte, mais cependant élastique, entre l'enveloppe de cuve et les anneaux porteurs ou de roulements,est obtenue,suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention ,en disposant les paires d'organes de précontrainte qui s'étendent tangentiellement sur plusieurs plans 15 radiaux. On donne alors une dimension plus faible aux différents torons de précontrainte, ce qui permet d'agir sifr le comportement élastique du système, ou la portance est augmentée, ce qui est important pour les dimensions croissantes de cuves au-dessus de 300 tonnes. - . 20 D'autres avantages de l'invention sont obtenus dans les cuves dites "KaldoM,'qui comportent deux anneaux de roulement disposés à une certaine distance axiale dans la zone centrale, et sont en liaison entre eux par l'intermédiaire d'une barre annulaire. Suivant l'invention, la barre centrale peut 25 notamment servir de support.de consoles sur lesquelles s'appliquent les têtes de tension des organes de précontrainte, Il est ainsi donné une possibilité de disposer les organes de précontrainte sur la distance entre deux anneaux de roulement, ce qui permet de poser, directement autour de la cuve, un réseau de tendeurs sans couper le 30 chemin à l'écoulement naturel de l'air. Les anneaux de roulement, et les barres centrales avec les consoles qui y sont fixées forment en outre une unité favorable pour exécuter un échange rapide soit de la cuve (système à changement de cuve)^ou des anneaux de roulement eux-mêmes quand ils sont usés. 35 La simplicité de l'accès à une barre centrale portant les consoles permet en outre de prévoir des consoles aussi bien pour les organes de précontrainte qui s'étendent axialement que pour ceux qui s'étendent tangentiellement sur » la barre circulaire. 40 Pour l'application de la précon 70 10174 6 2039257 trainte, c'est-à-dire la mise en place de dispositifs déterminés, il est prévu^suivant une autre caractéristique, dans la zone des consoles, sur la barre circulaire, des ouvertures dont la dimension dépend des dispositifs servant à la mise en tension des organes de 5 précontrainte^ • Les ouvertures servent également à donner une possibilité d'observation du comportement en fonctionnement, de sorte que des changements éventuels pourront être constatés en temps voulu. Finalement, il est prévu, aussi 10 bien sur l'enveloppe de la cuve que sur 1* anneau porteur ou sur les anneaux de roulement, des anneaux de renforcement qui s'étendent sur la circonférence, qui forment fen commun avec des nervures de renforcement qui s'étendent parallèlement à l'axe de la cuve, des consoles aptes aux efforts «Des points de fixation rigides de oe 15 genre sont nécessaires pour l'absorption des forces de tension importantes. JEn-revanche,-il ,rentre, dans le domaine de la précontrainte d'absorber un gauchissement des consoles de fixation. Certaines particularités de la fixation d'une cuve de convertisseur sur un anneau porteur ^monté 20 rotatif au moyen de tourillons basculeurs, se produisent en raison des autres dimensions de la section de l'anneau porteur en rapport avec une cage Kaldo,constituée des anneaux de roulements et d'une barre centrale qui les réunit. Pour un tel exemple, où s'il est désiré un logement particulièrement protégé, ce qui peut se produi-25 re aussi, suivant les circonstances, même sur une cage Kaldo, ou si la longueur des organes de précontrainte exerce une influence notable sur le comportement d'ensemble de la fixation de la cuve, l'invention propose en supplément qu'il soit disposé,dans la zone centralefun unique cercle de consoles fixé sur l'enveloppe de la 30 cuve/fsur lequel sont posées, sur les faces frontales de l'anneau porteur ou sur l'anneau à roulement à billes, des paires d'organes de précontrainte. Des cuves conformes à l'invention soit représentées à titre d'exemple non limitatifs sur les figures 35 ci-jointes, dans lesquelles î - la figure 1 est une élévation d'un convertisseur Kaldo avec deux anneaux de roulement, cependant A sans le châssis basculeur, sur lequel se trouvent les galets de roulement sur lesquels la cuve est appuyée,aussi bien dans le sens ra-40 dial que dans le sens axial ; 70 10174 7 2039257 - la figure 2 eét une coupe radiale sur 1'enveloppe de la cuve et la barre centrale entre les anneaux à roulement à billes, avec les consoles de fixation pour les organes de précontrainte, la représentation étant faite,,à droite 5 de la ligne de symétrie verticalesuivant la coupe à hauteur de la ligne II - II de la figure 1 ; - la figure 3 correspond à la représentation de la figure 1 et montre un autre exemple de réalisa-tion pour la disposition des organes de précontrainte, tin unique 10 anneau porteur pouvant être prévu à la place des anneaux de roulement représentés* la cuve 1 est entourée par les anneaux de roulement 2 et 3, qui peuvent aussi représenter un anneau porteur unique, sur lequel sont fixés de la façon courante 15 des tourillons de basculement, les anneaux de roulement 2 et 3 forment un ensemble de construction avec la barre centrale 4* la barre centrale 4, établie en forme d'anneau,,transmet en conséquence les forces venant de l'anneau de roulement 2 sur l'anneau de roulement 3* Des consoles 5 sont fixées sur la barre centrale 4, 20 les mêmes consoles 6 étant posées sur l'enveloppe 1a de la cuve pour la fixation de la cuve dans la position debout. Sur l'envelop pe de la cuve 1a^sont en outre posées des consoles 7 pour la fixation des organes de précontrainte pour la cuve 1 en position horizontale. Dans la figure 1, on peut notamment reconnaître les orga-25 nés de précontrainte 8 pour la position verticale, pendant que l'on ne peut voir que les extrémités des organes de précontrainte 9 pour la position horizontale de la cuve. Afin que l'on puisse reconnaître nettement leur tracé, la figure 2 montre les organes de précon-30 trainte 9 dans le principe de leur disposition. Sur 1'enveloppe de la cuve 1a,se trouvent les consoles 7 en forme de saillies,qui sont réunies, au moyen de plaques murales 10 et 11 et de nervures transversales 12,pour former une console 7 propranent dite. Sur l'une des faces des plaques murales 10 et 11ts'appliquent les têtes de 35 tension 13, et sur l'autre face> s'étend le toron de l'organe de précontrainte, constitué d'un faisceau de fils métalliques sépa- /• rés, qui se poursuit jusqu'à la console 14,du côté de l'anneau de roulement, qui est formée également de plaques murales 15 et 1fS* Ici aussi se trouve une tête de tension 13 sur la face intérieure 40 de la plaque murale, destinée à donner à l'organe de précontrainte 70 10174 0 2039257 la force d'appui nécessaire. Les organes de précontrainte sont disposés par paires et s'étendent en tangentes 17 de façon que des tangentes 17 et 18 qui se croisent se trouvent sur des plans radiaux différents^comme il est indiqué dans la figure 1• Les conso-5 les 7, ou 14 ,se trouvent à des distances appropriées sur la circonférence de l'enveloppe 1a de la cuve, ou sur la circonférence de l'anneau de roulement 3. Sur la moitié de droite de la figure 2^0orrespondant à une coupe II - II de la figure 1, les con-10 soles 5 et 6 sont constituées d'anneaux consoles 19, la console 5 proprement dite étant formée au moyen de nervures de renforcement 20. C'est l'ouverture 22 qui est la distance déterminante pour la largeur de la consoletafin que l'on.puisse exécuter les travaux nécessaires sur la tête de tension, l'enveloppe de la cuve 1.a pré-15 sente des consoles annulaires 23 analogues, les consoles 6 étant formées de la même façon au moyen de nervures de renforcement 20. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, l'anneau des consoles 24 encercle la zone centrale 29 de la cuve 1, et est relié avec l'enveloppe de la cuve 1a par 20 soudure par exemple. Ces cordons de soudure sont figurés sur les deux côtés de l'anneau. On peut aussi se servir, pour le raidissement entre l'anneau des consoles 24 et la paroi 1a de la cuve, de nervures, contreforts, membrures ou autres éléments similaires^qui s'étendent dans le sens de l'axe central de la cuve. L'anneau des 25 consoles 24 forme, de façon analogue à ce qui a été décrit déjà pour le mode de réalisation des consoles 5, 6, 7, des butées pour les têtes de tension 13 des organes de précontrainte 8. Les organes de précontrainte 8 peuvent s'étendre^soit comme il est dessiné parallèlement à l'axe de la cuve 30f soit suivant un tracé choi-30 si comme il est dessiné en 25 et 26. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de 35 l'invention. 70 10174 9 2039257 REVENDICATIONS 1°) Cuve transportée à chaud, notamment cuve métallique telle que convertisseur pour aciéries, montée à bascule sur un anneau porteur, la dite cuve portant éven-5 tuellement des anneaux de roulement pour un mouvement de rotation sur l'axe longitudinal de la cuve, l'anneau porteur ou les anneaux de roulement étant fixés au moyen d'organea de traction sur l'enveloppe de la cuve, cuve caractérisée en ce qu'elle est maintenue dans la position verticale aussi bien que dans la position hori-10 zontale au moyen d'organes de précontrainte- pouvant être soumis à une traction et capables de fléchir. 2°) Cuve suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de précontrainte sont fixés sur des consoles ou des anneaux consoles de l'anneau porteur, ou 15 des anneaux à roulements à bille, et que d'autres consoles de l'enveloppe de la cuve sont fixées avec des têtes de serrage qui transmettent la tension. 3°) Cuve suivant la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisée en ce que les organes de 20 précontrainte pour la position horizontale sont constitués de paires de tendeurs qui s'étendent tangentiellement, dont une tête de tension est maintenue sur une console commune sur la paroi de la cuve. 4°) Cuve suivant la revendication 25 3, caractérisée en ce qu'il est disposé, réparti sur la circonférence de la cuve, une pluralité de paires, qui se croisent, d'organes de précontrainte formant une tangente. 5°) Cuve suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les paires d'organes de 30 précontrainte qui s'étendent tangentiellement sont disposées sur plusieurs plans radiaux. 6°) Cuve comportant deux anneaux à roulements à billes,qui sont disposés dans la zone centrale à une certaine distance axiale, et sont reliés ensemble par l'in-35 termédiaire d'une barre annulaire, suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la barre centrale annulaire sert de support des consoles sur lesquelles s'appliquent les têtes de tension des organes de précontrainte. 7°) Cuve suivant la revendication 40 6, caractérisée en ce qu'on prévoit,.sur la barre centrale faussi 70 10174 10 2039257 bien des consoles, pour .les. organes de précontrainte qui s'étendent axialement que pour ceux qui s'étendent tangentiellement. 8°) Cuve suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que^dans la zone des consoles, il 5 est prévu^sur la barre centrale^ des ouvertures dont la dimension est adaptée aux dispositifs destinés à la tension initiale des or-ganestde précontrainte. 9°) Cuve suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'il est prévu, sur l'enveloppe 10 de la cuve aussi bien que sur l'anneau porteur, ou les anneaux à roulements à bille, des anneaux de renforcement qui s'étendent sur la circonférence, et qui forment pn commun avec des nervures de renforcement qui s'étendent parallèlement à l'axe de la cuve, des consoles capables de supporter des efforts. 15 10°) Cuve suivant l'une des reven dications 1 à 5 et 9, caractérisée en ce qu'il est disposé,dans la zone centrale,un seul anneau à consoles fixé sur l'enveloppe de la cuve, anneau à partir duquel sont disposéesdes paires d'organes de précontrainte allant aux faces frontales de l'anneau porteur, 20 ou des anneaux à roulement à billes.