Brevet FR2248106A1 — publié le 19750516

La présente invention concerne un obturateur à tiroir pour poches de coulée de métaux en fusion, notamment d'acier, comportant une tetière en céramique fixe retenue de manière amovible dans un châssis en acier et une plaque de tiroir également en céramique qui est retenue de maniere amovible dans un châssis glissant et peut coulisser par rapport à la têtière sous laquelle elle est disposée, de préférence par entraînement motorisé et en étant repoussée contre la têtière par des axes soumis à l'action de ressorts La têtière et la plaque de tiroir sont l'une et l'autre symétriques. La têtière comporte un canal central de coulée et la plaque de tiroir est munie d'au moins une busette de coulée.Les obturateurs à tiroir de ce genre sont utilisés pour régler le débit du métal liquide, notamment de l'acier, soutiré des poches de coulée. Les fortes sollicitations mécaniques et thermiques auxquelles sont soumis ces obturateurs sont palliées en prévoyant çue la têtière et la plaque de tiroir avec la busette de coulée sont en une matiére céramique. Pour tenir compte de la forte usure et de l'érosion qui se produisentnalgré la dureté mécanïque et la résistance à la chaleur d'unetelle matière, la têtière et la plaque de tiroir sont maintenues de manière à pouvoir être facilement démontées, de sorte qu'elles constituent des pièces d'usure aisément remplaçables. I1 a été constaté en pratique çue l'usure ne se produit pas de façon régulière. En effet, avec de tels obturateurs à tiroir, le canal central de coulée n'est pas seulement soit ouvert, soit fermé, mais en réglant ces obturateurs sur une position intermédiaire quelconque on peut faire varier à volonté la section de passage du métal en fusion dans le champ de transition entre la têtière et la plaque de tiroir et, du même coup,modifier la résistance à l'écoulement de ce métal. Le débit de la coulée peut ainsi être déterminé en fonction de la position occ-upée par la plaque de tiroir.Il est également essentiel de notez qu'au début de la coulée le niveau du métal en fusion est élevé dans la poche de coulée, de sorte quela pression qui s'exerce sur l'obturateur est forte; à mesure cependant cue ce niveau baisse la pression et le débit de la coulée diminuent. Pour compenser cet effet on part d'une section de coulée cui assure le débit de coulée désiré même lorsque la pression statique est basse. Mais au début de coulée la pression élevée est palliée par une réduction de section effectuée en plaçant le tiroir sur une position intermédiaire.Lorsque le métal s'écoule par cette section réduite il se produit en cette zone d'étranglement une sollicitation mécanique particulièrement forte qui est la cause d'une érosion par ticu'ièrement prononcée. A cause de la position asymétrique de la têtière et de la plaque de tiroir cet effet d'érosion est lui aussi asymétrique et essentiellement unilatéral. Toutefois, dans une forme d'exécution préférée d'un tel obturateur à tiroir, la têtière et la plaque de tiroir ainsi érodées et usées unilatéralement peuvent être utilisées-dev.x fois. En effet, grâce à leur forme symétrique, elles peuvent, une fois usées d'un côté, être retirées de l'obturateur à tiroir après ouverture de celui-ci et y être replacées après qu'on les a fait tourner de 1800 autour de leur axe. Cependant, la manipulation de ces piéces portées au rouge après la coulée est difficile et il existe toujours le danger de fissuration par suite du choc thermique causé par l'ouverture de l'obturateur et l'extraction de ces pièces hors de ce dernier. En dehors de ltobturateur à tiroir pour poches de coulée décrit dans l'imprimé nO 1 601.02 de la demanderesse on connaît par la demande de brevet d'invention DT-OS 2 212 312 une tuyère tournante pour poches de coulée qui comprend, dans un plateau tournant, un disque glissant comportant plusieurs orifices de busette au-dessous desquels se trouvent des busettes de coulée fixées dans le plateau tournant. Ce dernier peut, au moyen d'un mécanisme de rotation, pivoter de manière c,ue l'un des orifices de busette coïncide avec le canal d'écoulement d'une tuyère fixe. En faisant tourner le plateau à partir de cette position de moins cidence la section de passage peut être étranglée, et si l'on continue cette rotation la tuyère fixe se trouve obturée par le plateau tournant. Cet obturateur tournant d'un genre étranger à l'obturateur à tiroir concerné par la présente invention présente bien, il est visai, plusieurs busettes de coulée fixées dans le plateau tournant, de sorte cAue son usure se répartit sur plusieurs zones exerçant un effet d'obturation et d'étranglement. Mais cet obturateur a dans son ensemble une structure compliquée, et il doit avoir des dimensions relativement grandes. En outre, le rem placement des garnitures en céramique est difficile et complexe et requiert beaucoup de temps même si l'opérateur est très adroit. L'invention se propose donc de créer un obturateur à tiroir du genre décrit en préambule, de faible encombrement et robuste comme celui qui a fait ses preuves, qui permette de procéder au remplacement des pièces d'usure en un temps très court, dans lequel la têtière et la plaque de tiroir symétriques connues en soi puissent être pleinement utilisées dans les deux positions d'avance sans qu'il faille faire tourner ces pièces de 1800. Pour atteindre cet objectif l'invention prévoit essentiellement que le châssis glissant équipé de la plaque de tiroir peut, à partir d'une positlon moyenne dans laquelle la têtière et cette plaque sont coaxiales, être déplacé dans deux directions opposées. Grâce à cette disposition la cinématique de la plaque de tiroir par rapport à la têtière correspond à celle réalisée habituellement lorsque le déplacement de cette plaque est unira. téral et qu'il faut la faire tourner de 1800 ainsi que la têtière, pour utiliser deux positions d'avance. Il est avantageux que la plaque de tiroir comporte en son centre une busette de coulée qui, lorsque le châssis glissant est- en position moyenne, coïncide avec l'orifice de passage de la têtière; à partir de cette position le châssis glissant peut être amené en position d'obturation par coulissement dans un sens déterminé ou dans le sens opposé. D'excellents résultats ont été généralement obtenus avec une plaque de tiroir comportant deux busettes de coulée disposées à distance l'une de l'autre .dans le sens du déplacement de cette plaque et symétriquement par rapport à l'-axe de celle-ci, l'orifice de passage de la têtière coïncidant avec l'une ou l'autre de ces busettes lorsque le châssis glissant occupe l'une ou l'autre de. sa deux positions extrêmes, tandis que lorsque ce châssis est en position moyenne cet orifice est obturé par la plaque de tiroir. Avec une plaque de tiroir ainsi conçue, la manoeuvre de fermeture et d'ouverture est effectuée dans l'une ou l'autre des moitiés de cette plaque On a trouvé qu'il y avait intérêt à effectuer cette manoeuvre en alternant les deux moitiés de la plaque de tiroir, éventuellement sur intervention d'un dispositif de commutation Lorsque la plaque de tiroir comporte deux busettes de coulée il est particulièrement simple d'assurer des débits de coulée différents : il suffit de donner à ces busettes des diamètres différents. Les caractéristiques de l'invention sont décrites en détail ci-après à l'aide d'exemples d'exécution et avec référence au dessin, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'une poche de coulée équipée d'un obturateur à tiroir, - les figures 2 à 5 représentent la têtière et la plaque de tiroir retenue dans le châssis glissant, dans différentes positions relatives, pour illustrer schématiquement les différentes opérations, et - la figure 6 est une vue, analo.gue aux fig. 2 à 5, d'une plaque de tiroir retenue dans un châssis glissant et munie de deux busettes de coulée. On a représenté à la fig.l, en coupe longitudinale, une partie d'une poche de coulée 1 au-dessous de laquelle est retenue une plaque de montage 2 d'un obturateur à tiroir. Des éléments de retenue formant charnière, situés derrière le plan du dessin et non représentés, relient à la plaque de montage 2 le carter de tiroir 3 qui, dans la position de travail représentée, est verrouillé de manière amovible à la plaque de montage 2 par des éléments situés en avant du plan du dessin. Dans le carter de tiroir 3 est retenu avec possibilité de coulissement longitudinal un châssis glissant 4 dont la course est limitée, du côté gauche sur le dessin, par la paroi latérale 5 du carter 3 et, du côté droit, par une butée 6. Le garnissage de la poche de coulée 1 comporte un canal de prélèvement de fer liquide terminé par une douille extérieure 7 ayant un cordon annulaire. Dans un évidement de la plaque de montage est placée une têtière en céramique 8 qui présente un canal et une rainure annulaire dans laquelle est engagé le cordon annulaire de la douille extérieure 7. Dans un évidement du châssis glissant 4 est placée une plaque de tiroir 9 en céramique repoussée verticalement vers le haut par plusieurs axes à ressort 10 logés dans des alésages de ce châssis.Les ressorts de compression qui prennent appui sur un épaulement des alésages repoussent les axes 10 contre la face inférieure de la plaque de tiroir 9 qui se trouve ainsi appliquée de manière étanche contre la têtière 8, laquelle est, à son tour, maintenue en contact étanche avec le cordon annulaire de la douille extérieure 7. Toutes les zones d'étanchéité se trouvent ainsi sollicitées par les axes à ressort 10 oui. d'une part peuvent compenser des différences d'épaisseur et, d'autre part, maintiennent constants les efforts de pression, ce qui1 en -limitant ceux-ci, évite que les pièces en céramique ne soient soumises à des surcharges. Pour permettre l'attaque par le mécanisme de déplacement conçu de préférence sous forme d'un vérin hydraulique, le carter de tiroir 3 comporte un raccord à baïonnette ll prévu pour recevoir et retenir un vérin hydraulique non représenté, et le châssis glissant , comporte lui aussi un raccord à baïonnette 12 qui établit la liaison à la tige de piston du vérin. Lorsque ce dernier est installé le châssis glissant 4 peut être déplacé à volonté. Dans la position représentée à la fig.l l'obturateur à tiroir est fermé. Si le mécanisme de déplacement tire sur le châssis 4 pour lui faire occuper sa position moyenne, on obtient entre la têtière 8 ét la plaque de tiroir 9 la position relative illustrée à la fig.2. Dans cette position le canal rui traverse la têtière 8 coïncide avec celui qui traverse la busette de coulée de la plaque de tiroir 9, de sorte que le métal en fusion contenu dans la poche de coulée dispose d'une section de passage maximale. Dans les formes d'exécution antérieures à l invention, cette position est en même temps l'une des positions de fin de course, comme indiqué par la butée dessinée en trait mixte 13. Selon l'invention, les butées 5 et 6 sont à égale distance des extrémités du châssis 4, de sorte-qu'avec une commande conçue en conséquence ce châssis peut être déplacé soit vers la gauche, soit vers la droite, pour réduire la section de coulée ou assurer l'obturation complète. L'étranglement de la section de coulée est expliqué ci-après avec référence à la fig. 3. Dans le sens dc coulissement qui était le seul possible dans le cas des dispositifs connus jusqu'd présent, le châssis glissant 4 se trouve déplacé en direction de la butée 5; ce qui a pour effet de réduire considérablement la section de passage disponible à l'interface entre la têtière 8 et la plaque de tiroir 9. En continuant de déplacer le châssis glissant -i Jusqu'à ce qu'il ait atteint la paroi 5 du carter de tiroir qui sert de butée, la position entiènement fermée représentée à la fig. 4 est atteinte. Lorsque ce déplacement du châssis 4 à partir de la position de pleine ouverture représentée à la fig. 2 se fait uniquement dans la direction indiquée par la flèche lZ, les zones de la têtière 8 et de la plaque de tiroir 9 qui entourent les orifices de passage subissent une usure essentiellement unilatérale, par abrasion et érosion. Selon la fig. 5 le déplacement du châssis 4 depuis sa position moyenne représentée à la fig.2 peut également avoirlieu dansle sens indiqué par la flèche 15 sur cette figure, clest-a-dire dans le sens opposé. Les zones des orifices de passage de la têtière 8 et de la plaque de tiroir 9 situées en regard l'une de l'autre sont ainsi soumises à de plus fortes contraintes, de sorte que l'usure, l'abrasion et l'érosion se produisent maintenant de l'autre côté.On est donc parvenu, simplement en prolongeant la course du châssis glissant 4 au-delà de la position de pleine ouverture selon la fig.2, à pouvoir utiliser des deux côtés tant la têtière que la plaque de tiroir sans qu'il soit besoin comme auparavant de faire basculer le carter de tiroir 3 pour l'éloigner de la plaque de montage 2 po-ur retirer la têtière 8 ainsi que la plaque de tiroir 9 de leurs évidements respectifs, les faire tourner de 1800, les remettre en place dans ces évidements, refaire basculer le carter de tiroir 3 contre la plaque 2 et le verrouiller à ce dernier. Dans la forme d'exécution représentée à la fig.6, diverses modifications ont été effectuées par rapport à la forme d'exécution selon les fig. 1 à 5 dont la plaque de tiroir 9 ne comporte qu'une seule busette de coulée 20 (fig.5). La plaque de tiroir 17 maintenue dans le châssis glissant 16 selon la fig.6 présente hors centre deux busettes de coulée 18 et 19. Lorsque le châssis glissant 16 occupe la position moyenne illustrée à la fig. 6, la poche de coulée est obturée, et en faisant coulisser latéralement ce châssis en direction de-la flèche 14 la busette 18 est amenée sous le canal de coulée de la têtière 8, tandis que si ce châssis 1 ést déplacé dans le sens indiqué par la flèche 15 c'est la busette de coulée 19 qui arrivera au-dessous de ce canal. Alors que dans le cas des fig. 1 à 5 les deux positions extrêmes du châssis glissant Zi correspondaient à l'obturation de la poche de coulée, et que la coulée ne pouvait se faire que lorsque ce châssis occupait sa position moyenne, c'est l'inverse crui se produit avec la disposition selon la fig. 6, la position moyenne étant la position d'obturation et chacune des deux positions extrêmes étant la position de pleine ouverture. Ici encore l'usure de la têtière 8 est rendue possible des deux côtés, de sorte que cette têtière peut être utilisée pleinement sans qu'il faille la retourner de 1800.Il est vrai que les deux busettes de coulée 18 et 19 ne sont soumises à usure que d'un seul côté, mais comme ces busettes sont maintenant au nombre de deux, chacune d'elles peut durer deux fois plus longtemps, de sorte que là encore une durée de service plus grande est-assurée sans que l'on ait à remplacer ou faire tourner des pièces d'usure. La disposition selon la fig. 6 peut être mise en oeuvre avec un avantage tout particulier en prévoyant que les busettes de coulée 18 et l9 n'ont pas le même diamètre, comme cela est représenté, de sorte que par exemple lors des premières coulées le châssis glissant 16 est. déplacé dans la direction de la flèche 15 contre la butée 6, pour que les coulées sous forte pression s'effectuent par la. busette 19 qui a le diamètre le plus petit, tandis qu'après vidange partielle de la poche de coulée et-par conséquent diminution de la pression le- châssis glissant 1G est, à partir de sa position moyenne qui assure l'obturation, déplacé dans le sens de la flèche 14 Jusqu'à venir buter contre la paroi 5, pour mettre en oeuvre la busette de coulée lj de plus grand. diamètre. A partir des exemples d'exécution décrits ci-dessus et représentés au dessin il est bien sur possible de concevoir de nombreuses variantes, mais le point essentiel qui a été mis en évidence est que l'invention Reut être utilisée pour modifier un obturateur à tirolrqui a déjà fait ses preuves en pratique afin que, tout en lui conservant son encombrement relativement réduit, sa robustesse et sa sûreté de fonctionnement bien connue, on puisse utiliser dans les deux positions préférentielles habituelles les pièces d'usure qui, de toute façon, sont soumises à de fortes soilicitations et doivent être changées fréquemment, cette double utilisation étant rendue possible sans quìil faille pour cela procéder à des opérations de démontage et de changement de position difficiles à effectuer, faisant courir le risque de destruction de ces pièces sous l'effet de chocs thermiques, et nécessitant des arrêts d'exploitation indésirables. REVENDICATIONS 1.- Obturateur à tiroir pour poches de coulée de métaux en fusion, notamment d'acier, comportant une têtière en céramique fixe retenue de manière amovible dans un châssis en acier et une plaque de tiroir également en céramique qui est retenue de manière amovible dans un châssis glissant et peut coulisser par rapport à la têtière sous laquelle elle est disposée, de préférence par entraînement motorisé et en étant repoussée contre la têtière par des axes soumis à l'action de ressorts, la têtière et la plaque de tiroir étantl'une et l'autre symétriques, la têtière comportant un canal central de coulée et la plaque de tiroir au moins une busette de coulée, cet obturateur étant remarquable en ce que le châssis glissant (4,16) équipé de la plaque de tiroir (9,17) peut, à partir d'une position moyenne dans laquelle la têtière (8) et cette plaque sont coaxiales, être déplacé dans deuxdirections opposées. 2.- Obturateur à tiroir selon la revendication 1, re remarquable en ce quela plaque de tiroir (9) comporte en son centre une busette de coulée (20) qui, lorsque le châssis glissant (4) est en position moyenne, coïncide avec l'orifice de passage de la têtière (8), et en ce que ce châssis peut être amené en position d'obturation par coulissement dans un sens déterminé ou dans le sens opposé. 3.- Obturateur à tiroir selon la revendication 1, remarquable en ce que la plaque de tiroir (17) comporte deux busettes de coulée (18,19) disposées à distance l'une de l'autre dans le sens du déplacement de cette plaque et syi.-triquement par rapport à l'axe de celle-ci, et en ce que l'orifice de passage de la têtière (8) coïncide avec l'une ou l'autre de ces busettes lorsque le châssis glissant (16) occupe l'une ou l'autre de ses deux po situions extrêmes, tandis que lorsque ce châssis est en position moyenne cet orifice est obturé par la plaque de tiroir (17). 4.- Obturateur à tiroir selon llune quelconque des revendications précédentes, remarquable én ce que la manoeuvre de fermeture et d'ouverture est effectuée dans l'une ou l'autre des moitiés de la course totale que peut décrire la plaque de tiroir. 5.- Obturateur à tiroir selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que la manoeuvre de fermeture et d'ouverture est effectuée par alternance des deux moitiés de la plaque de tiroir. 6.- Obturateur à tiroir selon l'une quelconcue des revendications 3 à 5, remarquable en ce que les busettes de coulée (18,19) de la plaque de tiroir (17) ont des sections de passage différentes.