Brevet FR2121862A1 — publié le 19720825

, La présente invention se rapporte à une fermeture à. tiroir pour conteneur métallurgique renfermant des métaux fondus liqui- ' des et pourvu d'une ouverture de coulée plus particulièrement pour poche de fonderie, fermeture du genre utilisé en sidérurgie 5 pour régler le débit de coulée et pour obturer l'ouverture de coulée; l'invention concerne le mode de fixation contre le fond du conteneur ou dans le "boîtier de la fermeture de la plaque réfrac-taire de fond et de la plaque tiroir. On connaît des fermetures à tiroir dont le boîtier métalli--10 que est rigidement rapporté contre l'enveloppe de la poche dans la région de l'ouverture de coulée et renferme une plaque-tiroir réfractaire -avec buse de sortie de coulée- maçonnée dans un corps métallique porteur guidé dans ledit boîtier en translation ou en rotation et amenée ainsi à pouvoir glisser, tout en assurant 15 l'étanchéité contre la face inférieure d'une plaque de fond, elle-même maçonnée dans le boîtier, de façon à être rigidement liée par du mortier au revêtement réfractaire de la poche. La plaque-tiroir réfractaire mobile est alors appliquée contre la plaque de fond le plus souvent au moyen d'un couvercle de boîtier du 20 tiroir qui peut être serré sur .ce boîtier, de façon que les deux plaques tout' en étant étroitement disposées l'une, contre l'autre permettent cependant les déplacements de la plaque-tiroir. Les pièces réfractaires de telles fermetures à tiroir sont exposées à de fortes contraintes du fait des actions thermiques. 25 chimique et érosive du métal fondu liquide s'écoulant rapidement et subissent en conséquence une certaine détérioration rendant indispensable un remplacement périodique de ces pièces. A cet égard il faut d'une part que le temps d'indisponibilité soit réduit dans toute la mesure du possible car chaque poche contribue 30 à transférer des quantités de métal fondu liquide qui se chiffrent par centaines de tonnes, mais il faut d'autre part que ce temps soit suffisant pour que la mise en place des nouvelles pièces, essentiellement de la plaque de fond et de la plaque-tiroir puisse être exécutée avec tout le soin et toute la précision que 35 nécessite les considérations de sécurité, en ce qui concerne en particulier l'encastrement de ces pièces et le maçonnage des joints. C'est la raison pour laquelle on utilise pratiquement copv 72 01293 2 2121862 toutes sortes d'accessoires tels que dispositifs de montage, mortiers tout prêts, etc, pour obtenir le meilleur compromis favorable entre temps d'indisponibilité et temps exigé en ce qui concerne la mise en place des pièc.es réfractaires des fermetures à ti-5 roir. La rationalisation poussée des différentes passes de travail a cependant déjà permis d'atteindre un tel degré élevé de perfection que de nouvelles et notables réductions du temps passé au maçonnage des pièces réfractaires sont devenues presqu'inconcevables. La présente invention se propose pourtant de faire 10 mieux. La présente invention a pour but lors de la mise en place de pièces réfractaires de fermetures à tiroir, de remplacer par une autrelêtape relativement longue et pas très propre de maçonnage de ces pièces, en visant à réduire encore le temps nécessai-15 re à la mise en place desdites pièces, tout en exécutant ce travail avec une précision et un fini au moins équivalents, et même en règle générale supérieurs à ceux de l'art antérieur. A cette fin suivant l'invention, une fermeture à tiroir du type initialement défini, se caractérise en ce que la plaque de 20 fond et la plaque-tiroir ainsi que la buse de coulée sont fixées sans mortier contre le fond du conteneur dans le corps porteur dans la brique de fond, respectivement, chacune au moyen d'un joint étanche élastique réfractaire, notamment en feutre de fibre céramique réfractaire, par exemple en silicate d'aluminium et 25 de chrome. Avantageusement ledit joint étanche, élastique et réfractaire peut alors être conçu en flans -chacun avec ouverture d'écoulement- géométriquement adaptés aux surfaces de portage de la plaque de fond et de la plaque-tiroir, et de dimensions prises légè-30 rement supérieures à celles desdites surfaces de portage, de façœ. gue lors de la mise en place les surfaces de portage de la plaque de fond et de la plaque-tiroir se trouvent saisies chacune au long de ses bords par le flan fibreux correspondant. La plaque de fond et la plaque-tiroir, dans le cas de mise en place de 35 joints étanches élastiques réfractaires à bords de préférence enveloppants, peuvent alors de façon encore plus avantageuse être enfoncées par pressage à plat dans des évidements du boîtier et 72 01293 3 2121862 , du corps porteur respectivement, de formes correspondant à celles de la plaque de fond et de la plaque-tiroir, d'où il résulte que la plaque de fond et la plaque-tiroir sont fermement retenues en place. 5 Suivant une autre caractéristique de l'invention, dans le cas d'une fermeture à tiroir dont la plaque-tiroir se prolonge vers le bas par une buse réfractaire de sortie de coulée, un manchon en matériau réfractaire élastique, par exemple en feutre de fibre céramique, et de forme adaptée à la forme extérieure de la 10 buse de sortie de coulée, peut également être disposée, entre cette buse de sortie de coulée et le corps porteur; une gaîne analogue peut également être disposée entre la buse d'entrée de coulée et la brique de fond du conteneur. L'avantage particulier de l'agencement suivant l'invention 15 tient à ce que les pièces réfractaires d'une fermeture à tiroir, c'est-à-dire plaque de fond, plaque-tiroir, éventuellement buse de sortie de coulée, éventuellement buse d'entrée de coulée, peuvent être mises en place sans emploi de mortier, donc à sec, dans les éléments correspondants de boîtier et de corps porteur, 20 un léger pressage du feutre de fibre à caractéristiques réfractaires requises, remplaçant le mortier, assurant un appui précis et une retenue sûre de ces pièces. Cette mise en place sans mortier des pièces réfractaires peut être exécutée en moins de temps et le temps supplémentaire nécessaire à la prise du mortier dis-25 paraît. Le travail de mise en place dans son ensemble est en outre pour les monteurs rendu plus propre et plus facile» A celj. s'ajoute comme autre avantage que la plaque de fond et la plaque-tiroir n'ont plus en leurs points de liaison avec la buse d'entrée de coulée (buse de sortie de la poche) ou avec la sortie de 3D coulée à être équipées de joints labyrinthiques avec.rainure et languette. Il en résulte que la fabrication de la buse d'entrée de coulée, de la plaque de fond, de la plaque-tiroir et de la buse de sortie de coulée en est rendue plus simple et moins onéreuse. Néanmoins, on peut naturellement continuer à assembler 35 ces pièces réfractaires par rainure et languette. Mais il est indiqué dax-3 c^èas de ne conduire les disques d' étançhéité, élastiques et réfractaires, que jusqu'à l'amorce de l'assemblage par 72 01293 2121862 rainure et languette, entre "buse d'entrée de coulée et plaque de fond ou entre plaque-tiroir et "buse de sortie de coulée, et de dimensionner les intervalles intérieurs à chaque assemblage par rainure et languette de façon que celles-ci s'engagent étroite-5 ment l'une dans l'autre. On obtient ainsi une étanchéité supplémentaire . Si lors des coulées la fermeture à tiroir doit se trouver souvent en position étranglée on doit être périodiquement fermée (par exemple dans le cas de coulée dite continue), il est avan-10 tageux d'imprégner avant leur mise en place les disques en feutre de fibre réfractaire d'un adhésif réfractaire, par exemple d'une barbotine de composants réfractaires à fine granulométrie, de cyanite et chamotte. La feutre de fibre acquiert de ce fait une structure plus homogène et les lisières circulaires des dis-15 ques directement exposées à l'attaque du métal fondu liquide en écoulement dans les canaux de la plaque de fond et de la plaque-tiroir en sont rendues plus résistantes à la corrosion. Comme fibre réfractaire pour métal fondu liquide d'une température jusqu'à 1260°C une fibre céramique renfermant environ 20 47,8 % de A^O^ et 52,2 % de Si02 s'est avérée convenir. Pour des températures plus élevées pouvant aller jusqu'à environ I5OO0 C dans la zone du canal de coulée du conteneur on peut avantageusement prévoir un feutre céramique réfractaire constitué de fibies céramiques à environ 5^,5 % de SiOg, 4-2,3 % de et 3,2 % de 25 Ct^Oj . L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue fragmentaire en coupé longitudi-50 nale axiale de la partie inférieure d'une poche de fonderie avec fermeture à tiroir ; -la figure 2 est une vue par le dessus d'un plan en feutre de fibre céramique réfractaire, destiné à la plaque-tiroir.; - la figure 3 est une vue en perspective d'un manchon en 35 feutre de fibre céramique réfractaire, destinée à la buse de sortie de coulée. La fermeture à tiroir représentée à la figure 1 eab rapportée 72 01293 2121862 sur une enveloppe métallique 1 de conteneur de métal fondu liquide, en particulier d'une poche de fonderie, de laquelle on voit une partie du revêtement réfractaire 2, dans la région du fond de la poche, et de l'ouverture de coulée comportant d'une part 5 une brique réfractaire de fond 3» encast'réa dans ce revêtement, et d'autre part une buse réfractaire d'entrée de coulée 4- maçonné à son tour dans ladite brique de fond. La fermeture à tiroir proprement dite se compose d'un boîtier de fonte 5 en forme de cadre, rigidement rapporté contre l'enveloppe 1 de la poche, et 10 pourvu d'un couvercle 6, lequel est fixé contre le boîtier par six goujons 7 avec ressorts Belleville 8 et écrous 9 (dont l'ensemble n'est que partiellement représenté). Le boîtier 5 renferme à titre d'éléments fonctionnels essentiels de la fermeture à tiroir une plaque de fond réfractaire 10 15 s'appuyant contre le fond de la poche, et une plaque-tiroir 11, également réfractaire, coopérant avec la précédente pour assurer la fermeture et pourvue d'une buse réfractaire de sortie de coulée 12, tous ces éléments étant percés d'ouvertures formant canal d'écoulement du métal fondu liquide. La plaque de fond est fer-20 mement enfoncée dans un évidement 5', de forme extérieure correspondante mais de dimensions un peu plus grandes, du boîtier, contre l'enveloppe métallique 1 de la poche ainsi que contre la face inférieure de la brique de fond et de la buse d'entrée de coulée, à l'aide d'un flan 13 en fibre céramique réfractaire recouvrant 25 la face de ce flan tournée vers la poche, alors que la plaque-tiroir est également fermement enfoncée dans un corps porteur 15 en fonte avec trémie 16, à l'aide d'un flan 14- en fibre céramique réfractaire (voir fig. 2) repliée tout autour de ses bords, la trémie 16 logeant également la buse de sortie de coulée 12 et 33 l'ensemble étant déplaçable longitudinalement sur des guidages 17 du couvercle 6, lequel est percé d'une ouverture 18 permettant la course de la trémie 16. Pour ïteis de simplicité le dispositif d'entraînement hydraulique assurant les déplacements du corps porteur de la plaque-tiroir n'a été représenté que par une tige 35 de manoeuvre 19 munie d'une tête de butée, qui s'engage dans un évidement 20 de forme correspondante du corps porteur 15. On a désigné par 14-' à la figure 2 la ligne le long de laquelle, lors 72 01293 6 2121862 de la mise en place de la plaque-tiroir, l^fcord du flan fibreux est rabattu pour venir envelopper le bord étroit de la plaque-tiroir. La buse de sortie de coulée 12 est avant montage du tiroir revêtue d'une douille conique 25 dont la forme correspond à 5 celle de la buse (fig. 3) en fibre céramique réfractaire puis, avant que la plaque tiroir soit mise en place, enfoncée avec la douille en fibre de haut en bas dans ladite trémie du corps porteur en comprimant la fibre céramique, jusqu'à ce que son bord annulaire supérieur affleure la surface supérieure du corps por-10 teur 15 de la plaque-tiroir» Enfin la plaque-tiroir est enfoncée dans le corps porteur 15 à la manière décrite ci-dessus. Les flans 13» 14 ainsi que la douille 21, en fibre céramique réfractaire sont tirés de rouleaux existant dans le commerce, les flans pouvant être découpés mécaniquement. Ils sont d'une 15 épaisseur d'environ 3 à 4 mm et ont une densité apparente d'environ 192 kg/m^ pour une épaisseur de fibre d'environ 3 à 4 mm. Pour que l'appui des éléments réfractaires soit satisfaisant, il suffit que lors de leur enfoncement dans leurs creux récepteurs les flans et la douille soient comprimés d'environ la moitié de n 20 leur épaisseur. Si la fermeture à tiroir est utilisée à laisser passer un métal fondu liquide d'une température pouvant aller jusqu'à environ 1260°0, une matière fibreuse céramique comprenant environ 52,2 % de SiOg et 47,8 % de A120^ convient. Dans le cas de températures plus élevées du métal fondu liquide, pouvant al-25 1er jusqu'à environ 500°C, il est indiqué d'employer un matériau fibreux céramique réfractaire à base de silicate d'aluminium et de chrome, dont la composition est de l'ordre de la suivante : 54,5 % de Si02 , 42,3 % cLe AlgO^ et 3,2 % de Cr^O^ (point de fusion supérieur à 1650°C). 33 La douille 21 en fibre céramique peut être faite à partir d'une bande plane déroulée de matériau fibreux céramique, par en-roulage à bords chevauchants et collage (assemblage de matériau en feuille) ou bien après humidification au moyen par exemple de barbotine de terre d'alumine par formage sans couture sur un ga-35 barit suivi après séchage d'une séparation du fond du chapeau de feutre ainsi formé. Pour exécuter la mise en plan des éléments fibreux on peut 72 01293 7 2121862 . se servir d'une presse au moyen de laquelle on peut maintenir par exemple la plaque de fond 10 contre le flan 13, la brique de fond 3 et l'enveloppe métallique 1„ Cette façon de faire n'est cependant indiquée que dans le cas de fermeture à tiroir relativement importantes, donc de plaque de fond de dimensions et poids, relativement grands. En règle générale la fixation raide de la plaque de fond par compression du flan fibreux surtout sur ses bords rabattus suffit, en raison des forces pressantes exercées sur les surfaces en regard, pour que la plaque de fond soit maintenue en toute sûreté lors de cette mise en place. lorsqu'on a à couler des métaux liquides de température relativement élevée, il peut être indiqué de procéder juste avant la mise en place à une brève passe de trempage et imprégnation des flans fibreux céramiques 13,14-, appelés à prendre contact avec ledit métal au cours de sa coulée, dans une barbotine de céramique réfractaire à grains fins de cyanite-c&amotte, pâte dont la composition est d'environ 48,9 % de Si02, 4-5,8 % de AlgO^, 1,6% de TiOgj 0,8 % de Fe^O^, le reste en liant de verre soluble. Grâce à cette imprégnation on peut améliorer les caractéristiques réfractaires des flans fibreux céramiques de manière qu'ils puissent résister jusqu'à des températures de l'ordre de 1750°C. Les flans fibreux céramiques peuvent être mis en place directement après leur imprégnation, en même temps que la plaque de fond et la plaque-tiroir dans le boîtier et dans le corps porteur respectivement . 72 01293 2121862 . REVENDICATIONS 1. Fermeture à tiroir pour conteneur métallurgique renfermant des métaux fondus liquides, en particulier pour poche de fonderie, fermeture comprenant d'une.part une plaque de fond ré- 5 fractaire, rigidement montée contre le fond du conteneur, à l'intérieur d'un "boîtier rapporté conte ledit conteneur, et comportant une ouverture d'écoulement, d'autre part une plaque-tiroir réfractaire, guidée dans ledit "boîtier en translation ou rotation tout en restant étroitement appliquée contre la plaque précéden-10 te, tenue dans un corps porteur pourvu d'un accouplement d'entraînement, et comportant une ouverture d'écoulement ainsi qu'une "buse de sortie de coulée, caractérisée en ce que la plaque de fond (10) et la plaque-tiroir (11) ainsi que les "buses de coulée (12 ou 4) sont fixées sans mortier, contre le fond du conteneur (5) 15 dans le corps porteur (15), éventuellement dans la "brique de fond (3) respectivement, chacune au moyen d'un joint étanche élastique réfractaire, notamment en feutre de fibre céramique réfractaire, par exemple en silicate d'aluminium et de chrome <> 2. Fermeture à tiroir selon la revendication 1, caractéri-20 sée en ce que les joints étanches, élastiques et réfractaires (15, 14,21) sont conçus en flans -chacun avec ouverture d'écoulement-géométriquement adaptés aux surfaces de portage de la plaque de fonët et de la plaque-tiroir. 3. Fermeture à tiroir selon les revendications 1 et 2, ca-25 ractérisée en ce que les; joints étanches, élastiques et -réfractaires (13» 14,21) sont conçus en flans -chacun avec ouverture d'écoulement- géométriquement adaptés aux surfaces de portage de la plaque de fond et de la plaque-tiroir, mais de dimensions mises légèrement supérieures à celles desdites surfaces de portage, 30 de façon que lors de la mise en place les surfaces de portage de la plaque de fond et de la pLaque-tiroir se trouvent saisies chacune au long de ses bords (14') par le flan fibreux correspondant - 4. Fermeture à tiroir selon la revendication 3j caractérisée en ce que la plaque de fond et la plaque-tiroir sont pour 35 leur mise en place, enfoncées par pressage à plat des bords du joint élastique réfractaire saisissant le pourtour extérieur desdites plaques dans des évidements du boîtier et du corps porteur 72 01293 2121862 respectivement, de formes correspondantes à celles de la plaque de fond et de la plaque-tiroir d'où il résulte que la plaque de fond et la plaque-tiroir sont fermement retenues en place. 5. Fermeture à tiroir selon la revendication caractéri-5 sée en ce qu'un manchon (21) en matériau réfractaire élastique, par exemple en feutre de fibre céramique et de forme adaptée à la forme extérieure de la buse de sortie de coulée et (ou) de la buse d'entrée de coulée est disposée entre cette buse et le corpB porteur (ou la brique de fond du conteneur). 10 6. Fermeture à tiroir selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les flans de feutre en fibre céramique réfractaire sont, avant mise en place, imprégnés d'un adhésif réfractaire, par exemple d'une barbotine de composants réfractaires à fine granulométrie, de cyanite et chamotte0 15 7. Fermeture à tiroir selon l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la fibre céramique réfractaire renferme environ 47»8 % de et 52,2 % de SiO^. 80 Fermeture à tiroir selon l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la fibre céramique réfractaire ren-20 ferme environ °f° SiO^, 42,3 % ÔL® 3»2 % de CrgO^.