Brevet FR2090260A1 — publié le 19720114

ldD/"* 2090260 la présente invention concerne un obturateur à tiroir pour la fermeture de 1'Orifice de vidange, muni d'une busette de coulée, de récipients destinés à contenir ûn métal liquide, et, en particulier, de poches de coulée de l'acier, comportant : 5 une plaque perforée montée fixement à l'intérieur d'un boîtier de tiroir pouvant être fixé au récipient ; une plaque coulissante (ou tiroir) présentant un orifice d'écoulement et pouvant se déplacer par rappért à la plaque perforée fixe, en restant en contact étanche avec celle-ci ; et un moyen d'accouplement d'un mécanisme de commande. On connaît déjà des obturateurs à tiroir dont le boîtier est fixé à l'enveloppe de la poche de coulée, après quoi, dans ce boitier, on cimente la plaque perforée de sorte qu'elle soit également liée de façon rigide par le ciment au garnissage réfractaire 15 de la poche de coulée ; enfin , un couvercle est serré sur le boîtier au moyen de vis, qui applique le tiroir mobile contre la plaque perforée, ce qui assure entre ces deux éléments un contact étanche, mais permettant néanmoins le coulissement du tiroir. Les inconvénients de cette construction apparaissent lors du remplace-20 ment fréquemment nécessaire des pièces d'usure de l'obturateur à tiroir et, en particulier, de la plaque perforée et de la plaque coulissante. En effet, pour effectuer ce remplacement, après avoir retiré le couvercle du boîtier et la plaque coulissante, ce qui constitue un travail laborieux notamment en raison de la tempé-25 rature élevée de la poche, il est nécessaire d'arracher la plaque perforée en brisant le ciment. Ensuite, il y a lieu de procéder, toujours sur la poche, à l'insertion et au cimentage d'une nouvelle plaque perforée, au traitement et au nettoyage des surfaces de glissement au graphite ou au produit dénommé "Molikote", à l'inser-30 tion d'une nouvelle plaque coulissante, à la pose du couvercle du boîtier, à l'accouplement du dispositif de commande du tiroir, et au serrage des vis de fixation. Pendant ces travaux qui durent, En général, plus d'une heure, la poche de coulée est inutilisable pour la production. Un autre inconvénient grave qui s'ajoute aux précé-35 dents, réside en ce que le couvercle du boitier, qui applique la plaque coulissante sous pression contre la plaque perforée, ne doit être vissé que lorsque le ciment au moyen duquel la nouvelle plaque perforée a été fixée est entièrement sec, afin que la force de pression du couvercle soit appliquée sur un contre-appui sûr. 40 Indépendamment du fait que la prise du ciment demande à son tour 71 18574 2 2090260 beaucoup de temps, un autre inconvénient réside en ce qu'il est très difficile de déterminer si le ciment tient déjà ou non. Généralement, la mise en oeuvre de ce procédé, lors du montage de l'obturateur à tiroir seulement lors du remplacement des pièces 5 d'usure, est déterminée dans une large mesure par des facteurs humains. Les irrégularités qui en résultent; car exemple lors de l'installation de la plaqie perforée , influent sur la surface de glissement entre celle-ci et la plaque coulissante, 10 surface dont dépendent essentiellement l'étanchéité et la facilité de réglage de l'obturateur à tiroir. L'invention a pour objet de réaliser un obturateur à tiroir du type décrit ci-dessus, et de mettre au point pour cet obturateur un procédé de montage dans lequel le contrôle des 15 pièces de celui-ci et leur montage iiréprochable sont considérablement simplifiés par rapport aux formes d'exécution connues et sont exempts, dans toute la mesure du possible, de l'influence de facteurs humains. A cet effet, l'invention propose un obturateur 20 à tiroir constitué par quatre éléments préfabriqués, qui peuvent être assemblés sans utilisation de ciment et aisément séparés; à savoir : un boitier de tiroir rigide ; un premier ensemble à plaque fixe comprenant une plaque /fceriorée réiracxaire, insérée dans un châssis métallique pouvant être adapté étroitement dans le boîtier de tiroir ; un second ensem-25 ble à plaque mobile comprenant une plaque coulissante réfractaire insérée dans un élément de support métallique et complétée par un ajutage de coulée et par un couvercle métallique pouvant être vissé sur le boîtier de tirpir ; les pressions de contact, d'une part entre le boîtier de tiroir et le fond du récipient, et, d'autre 30 part, entre les ensembles à plaques, étant indépendantes l'une de 1'autre. Avantageusement, le boitier de tiroir est articulé sur le récipient de manière à pouvoir basculer à la manière d'une trappe verrouillable en position de fermeture eh, en position 35 d'ouverture, peut être accroché sur son articulation ou décroché de celle-ci. La construction proposée permet un remplacement de l'obturateur à tiroir en l'espace de quelques minutes et assure, en outre, que la plaque coulissante est appliquée de la façon dési-40 rée contre la plaque perforée, car l'assemblage préalable de 71 18574 3 2090260 l'obturateur à tiroir peut s'effectuer, en toute tranquilité et avec le plus grand soin, à l'écart de la zone de travail du récipient de coulée, sur un établi. Un autre avantage de ce mode de construction, et surtout du montage articulé, réside dans 5 la possibilité de vérifier les parties intérieures et les joints de ciment, ainsi que d'atteindre le garnissage réfractaire de la poche de coulée au voisinage de son orifice de vidange, par exemple, au niveau de la busette de coulée ou d'une busette de coulée ou d'une buse d'injection de gaz de balayage. 10 On connaît déjà des obturateurs à tiroir, dans lesquels une plaque perforée et une plaque coulissante sont montées dans un boitier de tiroir, après quoi l'unité ainsi obtenue es-fr fixée de façon rigide à l'enveloppe de la poche de coulée. Toutefois, on n'avait pas remarqué qu'un tel mode de construction n'est 15 utilisable techniquement que dans des conditions très particulières. C'est pourquoi ce dispositif antérieur n'avait pas permis d'obtenir des résultats satisfaisants, surtout dans le cas de grosses poches de coulée de l'acier/ Contrairement à ce qui se passe dans le cas 20 des obturateurs pour gaz ou liquides dans l'autres domaines, un obturateur à tiroir pour métaux en fusion, et surtout pour l'acier, est caractérisé en ce que, par contraste avec l'état de construction à froid, un gradient de température racfel très intense existe dans les pièces réfractaires parcourues par le métal en fision. Il 25 en résulte deux conséquences importantes : la forme géométrique initiale de ces pièces est modifiée sous l'influence de la dilatation thermique variant dans l'espace et dans le temps de sorte que des tensions thermiques variant dans l'espace et dans le temps se superposent aux contraintes mécaniques initiales . A défaut 30 d'une compensation, il en résulterait, par exemple, que les surfaces d'étanchéité de l'obturateur initialement dressées de façon précise prendraient à l'état d'utilisation, une forme oonvexe et, par conséquent, deviendraient non étanches. Or, on a constaté que la seule compensation possible consiste à permettre une 35 déformation élastique, dans l'état d'utilisation, des pièces formant les surfaces d'étanchéité et de glissement, et que ceài ne peut être réalisé que si lesdites pièces sont constituées par des plaques relativement minces par rapport à leur étendue longitudinale. De préférence, le rapport longueur/épaisseur 40 doit être compris entre 5:1 et 10:1. 71 18574 2090260 En outre, en raison de l'apparition d'un gar-dient de température variable dans l'état d'utilisation; il s'est avéré essentiel de créer trois couple^ de forces aussi indépendantes que possible : entre le boitier de tiroir et son couvercle 5 entre le baiÈier de tiroir et le fond de la poche, et entre la plaque perforée et la busette de coulée. C'est seulement alors qu'on peut prendre soin , dans une unité structurelle fabriquée à l'avance et rigide en soi, telle que l'obturateur à ti»oir suivant l'invention, pour que les contraintes thermiques syrajou-10 tées ne provoquent pas d'une manière incontrôlée, soit une augmentation dangereuse des tensions initiales, soit des mouvements relatifs entre les pièces, susceptibles de compromettre la sécurité d'exploitation. Enfin, on a constaté que l'étanchéité du joint 15 entre l'obturateur à tiroir et la poché (ou la busette de coulée) peut être garantie, dans le mode de oonstruction suivant l'invention, si la position relative de la plaque perforée par rapport à la busette de coulée est déterminée à l'avance géométriquement, et ne peut pas être modifiée ni par la fixation du boîtier à 20 la poche, ni par le vissage ou le dévissage du couvercle du boîtier. Cette possibilité est particulièrement précieuse pour l'utilisation désirable d'un joint sec et sans ciment entre le boitier de tiroir (ou la plaque perforée) et la poche (ou la busette de coulée) et ceci au moyen d'une rondelle de feutre d'amiante réfractaire inter-25 posée entre les pièces réfractaires adjacentes et, le cas échéant, en outre, au moyen d'un joint cuivre-amiante disposé entre les pièces métalliques adjacentes. / Avec les conditions indiquées ci-dessus, pour un joint de largeur déterminée et connue à l'avance, la rondelle 30 en feutre peut être dimensionnées de telle manière que les proprié-élastiques qu'elle présente, en dépit de la température élevée, puissent servir à absorber de manière à assurer la sécurité d'exploitation, les dilatations qui se produisent. Un autre factèur d'insécurité est éliminé grâce 35 au fait que la préfabricationcfes ensembles à plaques, permet d'assembler entre eux exclusilrement des éléments géométriquement stables, rigides, et qui sont automatiquement étroitement adaptés entre eux. Même si ces ensembles à plaques sont préfabriqués par cimentage des plaques réfractaires, dans leur élément de support 40 et dans leur châssis, lesdits ensembles sont stabilisés par un 71 18574 2090260 séchage et une prise suffisants du ciment avant l'assemblage. Bien qu'un montage, sur la poche, de l'obturateur à tiroir complètement assemblé constitue la solution préférée, le ♦ mode de construction suivant l'invention offre cet avantage qu'une 5 insertion successive des éléments individuels dans l'obturateur à tiroir préalablement monté sur la poche est également, sans autres, possible. Il en est de même, bien entendu, en ce qui concerne le démontage. Cette suuplesse offre de nombreux avantages pratiques, par exemple lors du remplacement rapide d'une pièce particulière, 10 ou pour une vérification de l'usure qui s'est produite après vidange du récipient de métal en fusion. l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, et à l'examen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode 15 d'exécution. Sur ces. dessins, la fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un obturateur à tiroir suivant l'invention, articulé de manière à pouvoir basculer ; 20 la fig. 2 est une vue en coupe transversale de l'obtura teur à tiroir de la fig. 1 dans un plan de coupe décalé de 90° par rapport au plan de coupe de celle-ci ; la fig. 3 est une vue en plan du dessus de; l'obturateur à tiroir des figs. 1 et 2 ; 25 la fig. 4 est une vue de profil de l'obturateur à tiroir ; la fig. 5 représente l'obturateur à tiroir sur une poche de coulée, dans l'état d'ouverture ; la fig. 6 est une vue en plan du dessus du châssis fixé 30 au fond d'une poche de coulée, et sur lequel le boîtier de tiroir est de son côté fixé de manière à pouvoir basculer ; la fig. 7 est une vue en coupe de détail, à plus, grande échelle que la fig. 1, du châssis d'insertion supportant la plaque perforée. 35 l'obturateur à tiroir représenté sur les figures est fixé à l'enveloppe métallique 1 d'un récipient, de métal liquide en particulier d'une poche de coulée , dont on n'a d'ailleurs représenté sur le dessin que le garnissage réfractaire au voisinage de l'orifice d'écoulement, constitué par une buse de fond 2 et une busette de coulée 3 insérée dans celle-ci. l'obturateur à tiroir 71 18574 2090260 proprement dit est constitué tout d'abord par un châssis 4 fixé de façon rigide à l'enveloppe 1 de la poche de coulée, et par un boîtier de tiroir 5 articulé de manière à pouvoir basculer sur ce châssis. L'axe de basculement est constitué, dans l'exemple re-5 présenté, par deux pivots d'articulation 6 orientés dans la même direction, fixés au châssis 4, et qui sont engagés dans des pattes perforées 7 du boitier de tiroir 5. Un verrouillage solide du boîtier de tiroir 5 sur le châssis 4 est assuré par deux boulons fendus 8, faisant saillie sur ce dernier, et dans les fentes des-10 quels peuvent être insérées des clavettes 9 qui assurent le claveta-ge de pattes perforées 10 s'engageant sur les boulons 8 dans la position de fermeture du boîtier de tiroir 5. Le boîtier de tiroir contient les éléments fonction-nellement essentiels de l'obturateur à tiroir, à savoir : 15 l'ensemble à plaque fixe avec sa plaqua perforée 11, et l'ensemble à plaques mobile avec sa plaque coulissante 12 qui coopère avec la plaque perforée 11 pour assurer l'obturation. Tandis que la plaque perforée 11 est cimentée à l'intérieur d'un cadre d'insertion 13 fixé centralement dans le boîtier de tiroir 20 5, la plaque coulissante 12 repose dans un élément de support en fonte 14 muni d'une douille 15, qii reçoit également un ajutage de coulée 16 aligné avec l'orifice d'écoulement de la plaque coulissante 12, l'ensemble étant monté de manière à pouvoir se déplacer longitudinalement sur des glissières 17 d'un couvercle 25 de boitier 18 qui présente des trous, en regard de la trajectoire de coulissement de la douille 15. Par souci de simplicité, on n'a représenté, de la commande hydraulique destinée à assurer le déplacement de l'élément de support 14 avec la plaque perforée 12, qu'une tige d"actionnement 19 munie d'un champignon engagé dans 30 ui/évidement de forme appropriée 20 de l'élément de support 14. Le couvercle 18 du boîtier est serré sur celui-ci au moyen de six boulons à oeil 21 , sur lesquels reposent des rondelles Belleville' 22. Afin que le boîtier de tiroir 5 avec toutes les 35 pièces qu'il contient puisse être enlevé des pivots d'articulation 6, après retrait des clavettes 9, il est prévu des pattes de suspension 23, au moyen desquelles le boîtier de tiroir peut être suspendu au câble de levage d'une grue, comme représenté sur la fig. 5. 40 La fig. 7 représente des détails du dispositif 71 18574 7 2090260 d'étanchéité interposé entre certaines pièces de 1'obturateur à tiroir et la poche. Pendant l'assemblage préalable, l'ensemble à plaques constitué par le châssis d'insertion 13 et la plaque perforée 11 qui y est cimentée, est inséré, après séchage et prise 5 préalable du ciment, dans le boîtier de tiroir 5, et fixé au moyen de plusieurs vis 25. L'étanchéité entre la busette de coulée 3 et la plaque perforée 11 est assurée par une rondelle en feutre réfractaire 26, par exemple en matière dénommée "Cerafelt" ou analogues, qui s'applique autour de la nervure de la plaque perforée 10 11, etpâr conséquent, n'est pas directement exposée à l'action du métal en fusion. Entre la plaque supérieure du boîtier de tiroir 5 et l'enveloppe métallique du récipient 1, on peut prévoir un joint cuivre-amiante 27. On obtient aiinsi un espace annulaire étanche vers l'extérieur, à partir duquel on peut injecter sous pression 15 par exemple , de l'argon dans le canal de coulée du récipient de métal en fusion, les deux joints peuvent être remplacés rapidement et avec sécurité après démontage du boîtier de tiroir. le remplacement d'un obturateur à tiroir construit de la manière décrite ci-dessus n'exige que les quelques manipula-20tions nécessaires pour déverrouiller et décrocher le boîtier de tiroir à remplacer et pour accrocher et fixer le nouveau. Ces manipulations demandent moins de quinze minutes, la vérification des joints de ciments intérieurs et des pièces internes est également extrêmement simple, car il suffit, à cet effet, de faire basculer 25 le boîtier de tiroir à la position d'ouverture représentée en trait mixte sur la fig. 1. 71 18574 8 2090260 REVENDICATIONS 1°) Obturateur à tiroir Pour la fermeture de l'œifice de vidange, muni d'une busette de coulée, de récipients destinés à contenir un métal liquide et, en particulier, de poches de coulée de l'acier, comportant une plaque perforée montée fixeibenj 5 à l'intérieur d'un boîtier de tiroir pouvant être fixé au récipient, et une plaque coulissante (ou tiroir) présentant un orifice d'écoulement et pouvant se déplacer par rapport à la plaque perforée fixe, en restant en contact étanche avec celle-ci, ainsi qu'un moyen d'accouplement d'un mécanisme de commande ; ledit 10 obturateur à tiroir étant caractérisé en ce qu'il est constitué par quatre éléments préfabriqués et qui peuvent être assemblés sans ciment et aisément séparés, à savoir : un boîtier de tiroir rigide (5) ; un premier ensemble à plaques non mobile comprenant une plaque perforée (11) réfractaire, insérée dans un châssis 15 métallique (13) pouvant être adapté dans le boîtier de tiroir (5) ; un second ensemble à plaques mobile comprenant une plaque coulissante réfractaire (12) insérée dans un élément de cupport métallique (14), et avec laquelle coopèrent un ajutage de coulée (16) et un couvercle (18) métallique pouvant être vissé sur le 20 boîtier de tiroir ; les pressions de contact, d'une part, entre le boîtier de tiroir (5) et le fond du récipient et, d'autre part, entre tiroir (1) comprenant un châssis métallique (13) et une plaque perforée (11) qui est cimentée dans ce châssis de telle manière que les surfaces d'appui du châssis métallique (13) dans 25 le boîtier de tiroir (5) soient parallèles à la surface de glissement dressée de la plaque perforée (11), et que la distance entre ces surfaces ait une valeur prédéterminée. 2°) Obturateur à tiroir suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de tiroir (5) est articulé sur 30 le récipient (1) de manière à pouvoir basculer à la manière d'une trappe verrouillable en position de fermeture et, en position ouverte, à pouvoir être accrochée dans l'articulation (6, 7) 3°) Obturateur à tiroir suivant la revendication 2 caractérisé en ce que des pattes de suspension (23) sont disposées 35 sur le côté du boitier de tiroir (5), pattes au moyen desquelles celui-ci peut être suspendu à l'articulation (6, 7). 4°) Obturateur à tiroir suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la position de la plaque perforée (11) par 71 18574 s 2090260 par rapport à la busette de coulée (3) est déterminée à l'avance par la fixation du boitier de tiroir (5) sur le châssis (4) du récipient (1 ) et reste ifcmuable. 5°) Obturateur à tiroir suivant la revendication 4 caractérisé 5 en ce que 1'étanchéité entre la busette de coulée (3) et la plaque perforée (11) est assurée par du feutre réfractaire. 6°) Obturateur à tiroir suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le côté supérieur de la plaque perforée (11) présente une nervure engagée dans une rainure correspondante 10 de la busette de coulée et autour de laquelle est disposée une rondelle d'étanchéité annulaire (26) en feutre réfractaire. 7°) Obturateur à tiroir suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'entre l'enveloppe du récitât (1 ) et la surface supérieure du boîtier de tiroir, est prévu un ,-joint d'étanchéité 15 cuivre-amiante annulaire (27)/ 8°) Ensemble à plaqâe préfabriqué pour obturateur k- les ensembles à plaques étant indépendantes l'une de l'autre.