Brevet FR2284679A1 — publié le 19760409

La présente invention se rapporte R des cuves métallurgiques, plus particulièrement a un dispositif de support et d'entraînement pour faire pivoter de telles cuves autour de leur axe de tournions, la cuve métallurgique étant par exemple un convertisseur basique a oxygène. On connait des dispositifs de support servant d assurer la rotation et le pivotement de cuves métallurgiques et comportant des cuves actionnées par vérins et supportées par culbuteurs, ou bien des anneaux de support de cuve montés sur tourillons et supportés par des paliers, actionnés par divers systèmes d'entraînement hydraulique ou électrique qui fournissent l'énergie de rotation aux tourillons des deux côtés ou d'un seul coté.Les appareils les plus récents qui sont utilisés pour supporter et entraîner des cuves métallurgiques pivotantes utilisent un anneau circulaire et dans lequel la cuve cylindrique est suppor- tée, cet anneau étant lui-même supporté par deux tourillons cylindriques diamétralement opposés et qui s'appuient chacun dans un palier approprié. Une partie du tcurillon dépassant du palier porte un engrenage de grand diamètre qui est fixé sur le tourillon à l'aide de clavettes et de chemins de clavettes appropriés. Des moyens d'entraînement reliés R l'engrenage de grandi diamètre sont constitués par plusieurs pignons en prise avec l'engrenage et entraînés par des moteurs électriques par l'intermédiaire d'accouplements, d'arbres et de réducteurs de vitesse appropriés. Des freins magnétiques du type å patin prévus sur chaque moteur permettent d'arrêter et de bloquer la cuve métallurgique dans toute position sélectionnée dans la plage de rotation de 3600 Habituellement, les réducteurs a engrenage et les moteurs d'entraînement sont fixés sur le carter de l'engrenage de grand diamètre par des supports montés en porte-à-faux plutôt que sur un bbi indépendant Dans tous les procédés connus de support et d'entraînement de cuves, un défaut d'alignement résultant d'écarts par rapport aux tolerances de fabrication ou de montage ou de déformations thermiques se produisant en marche normale exerce des contraintes sévères sur l'équipement et il peut en résulter un endom- magement des composants d'entrainement et de support de la cuve. Les systèmes d'entraînement et de support les plus récents, qui main- tiennent des pignons d'attaque en prise avec l'engrenage de grand diamètre,ten- dent à éliminer un grand nombre des défauts d'alignement d'entraînement mais il ne remédient pas au problème consistant à maintenir l'alignement initial de la cuve dans les paliers porteurs. Le système selon l'invention comporte deux rouleaux qui sont montés à rotation de manière S coopérer par frottement avec chaque tourillon d'une cuve tallurgique pivotante Des moyens d'entraînement en rotation d'un ou plusieurs rouleaux font tourner la cuve autour de l'axe des tourillons. Un anneau est ponté sur les tourillons de fanon a coopérer avec les rouleaux entraînés . Les rouleaux peuvent être cylindriques ou tronconiques et ils coopèrent dans ce cas avec des bagues d'usure de forme tronconique prévues sur les tourillons. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en élévation schématique d'une cuve métallurgique d'un convertisseur basique a oxygène qui est montée sur un appareil agencé con forcément à un mode de réalisation de l'invention ; Fig. 2 est une vue en plan de l'appareil de la figure 1; Fig. 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 1; Fig. 4 est une vue d'une variante d'une partie de l'invention; Fig. 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 4, et Fig. 6 est une vue d'une autre variante d'une partie de l'invention. Sur la figure 1, une cuve métallurgique 11, qui peut etre en particulier, nais non obligatoirement, un convertisseur basique à oxygène, est supportée ou montée de façon classique dans un anneau 13, sur lequel sont fixés dans des positions diamétralement opposées des tourillons 15. Les tourillons 15 sont constitués par des cylindres creux de grand dia mètresen acier, qui sont fixés rigidement sur l'anneau à tourillons 13. De pré férence, le diamètre du tourillon 15 est un peu inférieur d la hauteur de l'an- neau 13. Chaque tourillon 15 porte une bague d'usure 17 formée de plusieurs segments 17a , 17b, 17c etc., qui sont fixés sur la surface extérieure du tourillon par des organes de fixation 19 appropriés. Chaque bague d'usure segmentaire coopère avec deux rouleaux d'entralne- ment 21, 23 qui sont montés a rotation dans des paliers 25, 27. Chaque rouleau d'entraînement 21, 23 est relié, par exemple par un accouplement 29, à un arbre 31 lui-même entra mué par une source d'énergie classique, non représentée. Chaque rouleau d'entraînement 21, 23 comporte un collet 24 qui a un diamètre supérieur au rouleau proprement dit; ce collet, de préférence solidaire de son rouleau est espacé d'une petite distance d'un bord correspondant de la bague d'usure segmentaire 17. Comme cela sera précisé dans la suite, l'interaction entre le collet et la bague d'usure empêche un mouvement latéral excessif de la cuve métallurgique pendant son pivotement autour de l'axe horizontal par l'intermédiai- re des tourillons 15 lors de la coulée du métal en fusion. La figure 4 représente une forme de tourillon 41 sur lequel est fixée une bague d'usure 43. Ce tourillon 41 est formé par un arbre en acier massif qui a un diamètre inférieur d celui du tourillon cylindrique creux 15. la bague d'usure 43 est constituée par une pièce soudée qui présente le même diamètre extérieur que la begue d'usure 17 et comprend deux tôles annulaires 45, 47 et une tôle cylindrique 49 soudée sur ces dernières. Il est évident que des rouleaux d'entraînement 21a , 23a coopèrent avec la bague d'usure 43 de la même façon que les rouleaux 21, 23 avec la bague d'usure segmentaire 17. Les rouleaux 21a , 23a sont également supportés dans des paliers 25a , 27a. La figure 6 représente une autre forme de tourillon 51 sur lequel est fixée une bague d'usure 53 de forme tronconique, qui coopère avec deux rouleaux d'entraînement 55 de forme conique (dont un seul est visible sur la figure) montés à rotation dans des paliers 57, 59. Les rouleaux d'entraînement 55, de la même façon que les rouleaux d'entraînement 21, 23, sont reliés par un accouple- ment approprié à un arbre 63 lui-même entraîné par une source d'énergie (non représentée). Il va de soi que les arbres d'entraînement 31 et 63 peuvent être reliés à la source d'énergie par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse classique (non représenté) ou bien de toute manière appropriée. Eh marche, lorsqutune charge d'acier est prête à être coulée à partir de la cuve métallurgique 11, on enclenche la source d'énergie pour faire tour- ner les rouleaux 21, 23 de manière à entraîner la cuve 11 en rotation autour de l'axe horizontal des tourillons 15. Une particularité de la présente invention consiste en ce que la cuve est supputée par des tournions en coopération avec deux rouleaux cylindriques 21, 23 exerçant le couple nécessaire pour faire tourner la cuve. Les poids de la cuve, des tournions, de l'anneau à tournions, du garnissage de la cuve et du métal en fusion contenu dans la cuve exercent la force de frottement nécessai- re entre les rouleaux et les tourillons pour faire tourner la cuve sans glissement. Bien qu'il soit possible dans la mise en pratique de l'invention de pré- voir des rouleaux menés seulement d'un coté de la cuve, il est préférable de placer des rouleaux de support menes des deux côtés de la cuve; on évite alors d'exercer des efforts de torsion excentrique sur la cuve et le système de support comme cela se produit lors de l'entraînement en rotation d'une nasse symétrique seulement a partir d'un coté . n est prévu un minimum de deux rouleaux de chaque côté du tourillon 15, ces rouleaux étant placés en-dessous de l'axe du tourillon et constituant le dernier moyen de support de la cuve. Cependant, on pourrait utiliser le cas échéant trois rouleaux ou plus pour supporter chaque tourillon.Dans la disposi tion préférée, il est prévu deux rouleaux porteurs pour chaque tourillon,les axes de rotation des rouleaux étant dans des plans disposés suivant des angles de 45 vers la gauche et vers la droite du plan vertical central du tourillon. Bien qu'on puisse choisir de5 angles supérieurs et inférieurs à 45 ,il est å no-- ter que les forces de contact des rouleaux augmentent lorsque l'angle croît et que la stabilité de la cuve diminue lorsque l'angle décrolt. Bien que les forces de réaction de rouleaux puissent être diminuées en utilisant plus de rouleaux en contact avec chaque tourillon, l'emploi de trois rouleaux ou plus imposerait des conditions statiquement désavantageuses et créerait des cotplieations inuti- les dans l'ensemble de support et d'entra mement de la cuve . Lorsque deux rouleaux coopèrent avec qhaque tourillon, comme indiqué sur les figures 1 à 3, il existe un certain nombre de combinaisons possibles de l'entraînement des rouleaux ;(a) quatre rouleaux entraSnés ; (b) un rouleau entraîné sur chaque tourillon avec entra mement des rouleaux parallèlement opposés;;et (c) un rouleau entraîné sur chaque tourillon avec entra mement des rouleaux diagona liment opposés. I1 est également possible de pouvoir utiliser les quatre rouleaux entraînés S un certain mement pour l'entra mement, d d'autres xLments pour le freinage et à d'autres moments pour la marche S vide. Cepenianttquatre rouleaux entraRnEs corresponlent au mode préféré de réalisation de l'invention, chaque rouleau étant disponible pour l'entraînement et le freinage ; il est ainsi possible de combiner leurs actions de ânière qu'ils remplissent une seule fonction à un instant donné. I1 serait également possible, dans le cadre de la présente invention,d'u- tiliser des rouleaux d'appui fous en combinaison avec les quatre rouleaux menés en les répartissant de différentes manières. Le choix des unités d'entra memert (la source d'énergie n'a pas été représentée sur les dessins) est basé sur le critère qu'on doit pouvoir faire tour- ner la cuve de 360 S vitesse réduite, une ou deux unités d'entraînement ne fonc tionnant pas pour une raison ou pour une autre.En outre, il doit etre possible de désaccoupler et de démonter une unité d'entrainement complète pendant une certaine période de temps où le rouleau particulier est maintenu comme rouleru fou et pasteur. On sait que le couple nécessaire pour assurer l'inclinaison ou la rotation de la cuve métallurgique est égal au produit de la force de frottement agissant sur la surface du tourillon par le rayon du tourillon. Comme la force de frottement dépend seulement des caractéristiques des matières en contact et non de la surface de contact, de petites déformations se produisant dans une ou les deux surfaces des rouleaux et du tourillon engendrent un contact de frotte ment approprié. Puisque la bague d'usure prévue sur chaque tourillon est formée de plu sieurs segments et est fixée de façon amovible sur le tourillon, il est facile d'enlever et de remplacer ou bien de réparer un ou plusieurs segments si nécessli- re. On choisit les matières constituant les bagues d'usure et les rouleaux de façon à obtenir le minimum d'usure et les meilleures caractéristiques de ré- silience. Le collet qui est prévu sur les rouleaux d'entraînement entre en contact avec le câté de la bague d'usure à chaque fois que la cuve métallurgique se place latéralement. Dans aes cas aù on utilise un rouleau tronconique tel que celui de la figure 6, il n'est pas nécessaire de prévoir un tel collet du fait qu'il ne se produit que peu ou pas de déplacement latéral de la cuve. L'entraînement par friction de la cuve métallurgique a pour conséquence la génération de chaleur le long de la ligne de contact entre le rouleau d'en- traînement et la bague d'usure. Il peut etre nécessaire de prévoir des moyens de refroidissement tels que des conduits de refroidissement interne par eau dans les rouleaux et également dans les tourillons. n est préférable d'utiliser un moyen de refroidissenent superficiel qui ne réduise pas la force de frottement. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un convertisseur basique à oxygène, il va de soi que ce convertisseur constitue seulement un des irneux types de cuves métallurgiques auquel 11 invention est applicable,et que celle-ci n'est pas limitée uniquement à ces convertisseurs.L'invention présente les avantages importants suivants - On remédie aux difficultés d'alignement de la liaison d'entraînement avec l'axe de taurillon et avec l'axe de rotation de la cuve ainsi qu'avec les paliers porteurs ; - Les paliers de tourillon et l'engrenage de grand diamètre des réalisations de type connu ainsi que les auxiliaires de lubrification de ces éléments sont éliminés ; - Le temps nécessaire pour le démontage et la remise en place de la cuve métallurgique sur les rouleaux d'entraînement et les supports de l'invention est bien plus court que dans les dispositifs de type connu, et l'opération est réalisée plus aisément. - L'invention élimine la nécessité de prévoir des tourillons usinés avec précision ; - Les surfaces d'usure par friction de l'invention peuvent être aisE- ment et rapidement remplacées soit dans leur ensemble soit en partie si néces- saire . REVENDICATIONS 1. Dispositif de support et d'entrainement pour une cuve métallurgique pivotante comportant des tourillons, caractérisé en ce qu'il comprend deux rouleaux montés à rotation de façon à coopérer par frottement avec la surface de chaque tourillon ét des moyens pour faire tourner au moins un rouleau. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une bague d'usure placée sur la surface de chaque taurillon et qui coopère avec lesdits rouleaux. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la bague d'usure est formée de plusieurs segments et en ce que chaque segment est fixé de façon amovible sur le tourillon correspondant. LI. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que chaque rouleau est entraîné indépendamnent. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague d'usure a une forme tronconique et en ce que les rouleaux en contact avec la bague d'usure ont une firme tronconique. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque rouleau comporte un collet qui coopère avec la bague d'usure lorsque la cuve se déplace latéralement. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bague d'usure comporte un élément cylindrique entourant le taurillon et écarté de celui-ci et des moyens pour maintenir l'élément cylindrique dans ladite position écartée du tourillon.