Brevet FR2380101A1 — publié le 19780908

La présente invention concerne les chalumeaux oxycoupeurs utilisés pour le découpage en parties des lingots métalliques élaborés dans les installations de coulée continue et semi-continue des métaux. L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale à la production des lingots à grande section transversale, dont l'épaisseur est, par exemple, de l'ordre de 900 mm et plus. Le certificat d'auteur NO 165641 délivré en URSS décrit un chalumeau oxycoupeur muni d'une tête de coupe à canaux longitudinaux; à laquelle sont accouplés des tubes d'amenée de gaz. Un des canaux est disposé suivant l'axe longitudinal de la tête de coupe et communique avec une buse de coupe disposée coaxialement à une buse de chauffe fixée à la tête de coupe par un écrou. Dans la tête de coupe sont réalisées deux chambres annulaires dont chacune communique avec le canal longitudinal correspondant. Lesdites chambres annulaires sont disposées coaxialement l'une à l'autre. Il y a en outre trois joints à bague de garniture se trouvant dans un même plan et qui sont destinés à interdire la pénétration du gaz d'une chambre dans l'autre et à maintenir dans chaque chambre une pression de gaz déterminée. Pour la sortie du gaz des chambres annulaires, dans la tête de coupe sont pratiqués des canaux de dosage de gaz à petite section de passage. Chaque paire de canaux de dosage de gaz comprend des canaux situés sous un angle l'un par rapport à l'autre et communiquant avec des chambres annulaires différentes. Le long de la buse de chauffe sont réalisés des canaux de sortie dont chacun communique avec une paire de canauxde dosage degaz, Lors de ltoxycoupage, l'oxygène amené dans le chalumeau oxycoupeur par les tubes d'amenée de gaz arrive dans le canal disposé suivant l'axe longitudinal de la tête de coupe et dans l'un des canaux longitudinaux, qui communique avec l'une des chambres annulaires.Le gaz combustible, par exemple le gaz naturel, le propane, ou l'acétylène, est amené par le tube d'amenée de gaz dans le deuxième canal longitudinal de la tête de coupe, qui communique avec la deuxième chambre annulaire. A partir des chambres annulaires, l'oxygè- ne et le gaz combustible passent par les paires correspondantes de canaux de dosage de gaz à petite section transversale de passage, et pénètrent dans des canaux réalisés dans la paroi de la buse de chauffe, dans lesquels ces deux gaz se mélangent en formant un mélange gazeux combustible. Ce mélange sort de chaque canal pratiqué dans la paroi de la buse de chauffe et forme la flamme de chauffe. A partir du tube d'amenée de gaz, l'oxygène de coupe passe par le canal disposé suivant l'axe longitudinal de la tête de coupe, pénètre dans la cavité de la buse de coupe et s'échappe à l'extérieur du chalumeau. Les chalumeaux oxycoupeurs d'une telle construction trouvent une application assez étendue dans le découpage des lingots métalliques en parties. Toutefois, au cours de la fabrication desdits chalumeaux oxycoupeurs, un grand nombre de canaux doivent être percés tant dans le corps de la tvete de coupe que le long de la paroi de la buse de chauffe. Des difficultés considérables surgissent du fait que les canaux de dosage de gaz sont disposés sous un angle l'un par rapport à l'autre, possèdent une petite section transversale de passage et sont disposés en des endroits strictement déterminés pour assurer leur aboutement aux canaux pratiqués dans la paroi de la buse de chauffe. De plus, des difficultés considérables surgissent du fait que, pour rendre étanches les chambres annulaires, on doit disposer trois joints à bague de garniture fiables. On connaît aussi un chalumeau oxycoupeur d'après le brevet NO 3389861 délivré aux Etats-Unis, qui comporte une tête de coupe munie de tubes d'amenée de gaz accouplés à des canaux longitudinaux ménagés dans ladite tête et communiquant avec des chambres annulaires correspondantes et avec des canaux de dosage d'oxygène et de gaz combustible, reliés à des canaux de sortie réalisés dans la paroi de la buse de chauffe. Le bout supérieur de la buse de chauffe dudit chalumeau oxycoupeur se présente sous la forme d 'un cône et forme avec la paroi d'une cavité réalisée dans la partie inférieure de la tête de coupe des chambres annulaires isolées l'une de l'autre par plusieurs joints à bague de garniture annulaire. Lors de la fabrication d'un tel chalumeau oxycoupeur, surgissent les difficultés précitées résultant de la réalisation de canaux de dosage à petite section transversale de passage. En outre, la présence de trois joints à bague de garniture annulaire montés sur une même surface conique crée des difficultés considérables en ce qui concerne la sécurité antiexplosion et l'étanchéité des chambres annulaires dans lesquelles les gaz se trouvent sous des pressions différentes. Bien que lesdits chalumeaux oxycoupeurs possèdent un nombre considérable de canaux de dosage, on n'obtient pas l'uniformité voulue du mélange du gaz combustible avec l'oxy- gène dans les canaux de mélange, et par conséquent on n'obtient pas non plus la régularité requise de la flamme suivant la longueur et la circonférence de la buse. La métallurgie moderne est caractérisée par le développement rapide de l'élaboration de l'acier dans les installations de coulée continue et semi-continue de lingots. Le besoin d'augmenter le volume de métal coulé et la grandeur des sections transversales des lingots d'acier croît constamment. Tout cela exige en premier lieu 1' remploi d'un équipement fiable et à grand rendement qui satisfasse aux exigences de la technologie moderne et des règles de sécurité du travail. L'une des opérations technologiques principales de l'élaboration de lingots d'acier dans les installations de coulée semi-continue est l'opération d'oxycoupage des lingots, qui nécessite l'emploi d'un équipement et d'un appareillage appropriés pour l'oxycoupage. De ce fait, il est devenu actuellement nécessaire de perfectionner considérablement la construction des chalumeaux oxycoupeur s connus. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés. On s'est proposé pour cela de créer un chalumeau oxycoupeur dans lequel la forme et la disposition des orifices de dosage de gaz et de la cavité pour l'obtention du mélange gazeux combustible permettraient de simplifier la fabrication du chalumeau oxycoupeur, d'augmenter sa fiabilité et sa sécurité de fonctionnement, d'améliorer le dosage de l'oxygène et du gaz combustible dans ladite cavité et d'assurer par conséquent la régularité de la sortie du mélange gazeux et d'augmenter la qualité de ce dernier. La solution de ce problème consiste en un chalumeau oxycoupeur comportant une tête de coupe, des tubes d 'amenée de gaz accouplés à ladite tête et communiquant avec des canaux correspondants réalisés le long de ladite tête, une buse de coupe disposée coaxialement à l'un desdits canaux et formant avec la paroi de ce canal une chambre annulaire communiquant avec le deuxième canal longitudinal, tandis que le troisième canal longitudinal communique avec une deuxième chambre annulaire, lesdites chambres annulaires étant reliées à une cavité dans laquelle se forme le mélange gazeux combustible, qui en sort à travers une buse de chauffe disposée coaxialement à la buse de coupe et fixée à ladite tête par un écrou, ledit chalumeau étant caractérisé, selon l'invention, en ce que la cavité pour l'obtention du mélange gazeux combustible est un canal annulaire formé entre les parois de la buse de chauffe et de la buse de coupe et qui communique avec la première desdites chambres annulaires par l'intermédiaire d'une fente longitudinale annulaire de dosage de gaz formée par la paroi de la buse de coupe et la paroi du canal longitudinal qui est coaxial à cette buse de coupe, la deuxième J chambre annulaire communiquant avec ledit canal annulaire par l'intermédiaire d'une fente annulaire transversale réalisée entre le bout de la tête de coupe et le bout de la buse de chauffe. Dans le chalumeau oxycoupeur proposé, la cavité pour le mélange des gaz et les fentes de dosage sont obtenues par tournage des surfaces des buses et de la tête de coupe. Ainsi, le volume des travaux de perçage des canaux diminue considérablement, et les travaux de perçage d'un grand nombre de canaux étroits disposés par paires sous un angle l'un par rapport à l'autre sont complètement supprimés, car tous ces canaux étroits sont remplacés, selon l'invention,par deux fentes annulaires continues de dosage, et tous les canaux pratiqués dans la paroi de la buse de chauffe sont remplacés par un seul canal annulaire (intervalle) se trouvant entre les buses. Pour assurer l'étanchéité des chambres annulaires il suffit maintenant d'un seul joint à bague de garniture, ce qui augmente la fiabilité et la sécurité du chalumeau au cours de son fonctionnement. De plus, la conception du chalumeau oxycoupeur conforme à l'invention non seulement simplifie sa fabrication, mais rend en outre commode son montage, son démontage, son inspection et son entretien. L'amenée du gaz par les fentes annulaires de dosage s'effectue en un flux uniforme suivant la circonférence, tandis qu'à travers le canal annulaire formé entre les buses, le mélange gazeux sort en un flux assurant une flamme régulière. Il est avantageux de munir le chalumeau oxycoupeur d'une pièce tubulaire placée dans ladite fente annulaire longitudinale de dosage de manière qu'elle sépare de cette fente ladite deuxième chambre annulaire communiquant avec ladite fente annulaire transversale de dosage ;dans ce cas, il est préférable que sur la surface intérieure de la buse de chauffe, embrassant le canal annulaire, soient réalisées une partie cylindrique et une partie conique s'évasant dans le sens de la sortie du mélange gazeux. Une telle réalisation du chalumeau oxycoupeur permet de diminuer les dimensions transversales de la tête de coupe, car dans ce cas les flux de gaz envoyés dans le canal de mélange peuvent être disposés sous un angle inférieur à 900 l'un par rapport à l'autre. Les deux flux de gaz se trouvent ainsi disposés coaxialement l'un à l'autre et chacun d'eux présente une section transversale annulaire La réalisation, entre les buses, d'un canal s'évasant dans le sens de la sortie du mélange gazeux permet d'augmenter le degré d'injection du gaz et la stabilité de la flamme. On peut doter le chalumeau oxycoupeur d'un élément intercalaire annulaire s'appliquant sur la surface intérieure de la buse de chauffe, et réaliser lesdites parties cylindrique et conique sur la surface intérieure de cet élément intercalaire. L'utilisation d'un-tel élément intercalaire simplifie considérablement la fabrication de la buse de chauffe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description, qui va suivre, de deux exemples de réalisation non limitatifs illustrés par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe partielle du chalumeau oxycoupeur; - la figure 2 représente une vue en coupe suivant II-II de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale du chalumeau oxycoupeur muni, selon l'invention, d'une pièce tubulaire; - la figure 4 représente une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3; - la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale du chalumeau oxycoupeur muni, selon l'invention, d 'un élément intercalaire annulaire; - la figure 6 représente une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5. Le chalumeau oxycoupeur, objet de l'invention, comporte une tête de coupe 1 (figure 1) à l'un des bouts de laquelle sont raccordés des tubes d'amenée de gaz 2, 3 et 4, tandis qu'à son autre bout, à l'aide d'un écrou 5, est fixée une buse de chauffe 6 renfermant une buse de coupe 7 disposée coaxialement à la buse 6. Les tubes d'amenée de gaz 2, 3 et 4 communiquent avec des canaux respectifs 8, 9 et 10. Le tube d'amenée de gaz 2 est relié au canal 8 de la tête de coupe 1, qui communique avec une chambre annulaire il pour le gaz combustible. Le tube d'amenée de gaz 4 est relié au canal 10 de la tête de coupe 1, qui communique avec une chambre annulaire 12 pour l'oxygène.Le tube d'amenée de gaz 3 est relié au canal 9 de la tête de coupe 1, qui est disposé dans l'exemple considéré, suivant l'axe longitudinal de la tête de coupe 1. Le bout de sortie du canal 9 est évasé. A sa paroi, par l'intermédiaire d'un assemblage fileté 13, est fixée la buse de coupe 7 disposée coaxialement au canal 9. Sur la surface extérieure de la buse de coupe 7 et sur la surface intérieure du canal 9 sont réalisées des gorges formant la chambre annulaire 12 pour l'oxygène. En poutre, entre la surface extérieure de la buse de coupe 7 et la paroi du canal 9 il y a une fente annulaire longitudinale 14 de dosage de 1' oxygène, communiquant avec la chambre à oxygène annulaire 12. Entre le bout inférieur de la tête de coupe 1 et le bout supérieur de la buse de chauffe 6 se trouve une fente annulaire 15 de dosage de gaz combustible, disposée transversalement à l'axe longitudinal de la tête de coupe 1. Un joint d'étanchéité 16 se trouvant près de l'écrou 5 assure l'étanchéité de l'assemblage tête de coupe 1 - buse de chauffe 6. La fente 15 fait communiquer la chambre annulaire 11 pour le gaz combustible avec un canal 17 de mélange de l'oxygène et du gaz combustible, situé entre la buse de chauffe 6 et la buse de coupe 7. De ce canal 17, le mélange gazeux s'échappe à l'extérieur du chalumeau par des orifices 18 (figure 2) réalisés dans le bout libre de la buse de coupe 7, entre des saillies longitudinales se présentant sous la forme de cannelures. La buse 7 a un canal intérieur 19. Le chalumeau oxycoupeur fonctionne de la manière suivante. Pour découper un lingot métallique (non représenté sur les dessins) en parties, ou bien pour détacher les masselottes des lingots, on dispose le chalumeau oxycoupeur de la manière qui convient et on le rapproche de 1' endroit où la flamme doit pénétrer dans le métal Le gaz combustible amené par le tube d'amenée 2 (figure 1) et le canal longitudinal 8 dans la chambre annulaire Il pénètre ensuite par la fente annulaire transversale de dosage 15 dans le canal annulaire de mélange 17 se trouvant entre les parois des buses 6 et 7.L'oxygène amené par le tube d'amenée 4 et le canal longitudinal 10 dans la chambre annulaire 12 arrive ensuite par la fente annulaire longitudinale de dosage 14 dans le canal annulaire de mélange 17, dans lequel il se mélange avec le gaz combustible en formant un mélange gazeux combustible qui sort à 1' extérieur. Une fois le bord du lingot métallique chauffé à la température de fusion du métal du lingot, l'oxygène de coupe est amené par le tube 3 dans le canal 9, passe ensuite dans le canal 19 de la buse de coupe 7 et sort de celle-ci en effectuant le découpage du lingot0 Après le découpage du lingot métallique, on interrompt l'amenée de l'oxygène au tube 3, celle du gaz combustible dans le tube 2 et celle de l'oxygène dans le tube 4. Ainsi se termine le découpage du lingot métallique au moyen du chalumeau oxycoupeur, objet de l'invention. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le chalumeau oxycoupeur peut comporter une pièce tubulaire 20 (figures 3 et 4) placée dans la fente annulaire longitudinale 14 et séparant de cette dernière la chambre annulaire à gaz combustible il communiquant avec le canal longitudinal 8 dans la tête de coupe 1 et avec la fente annulaire transversale de dosage 15. Dans cet exemple de réalisation du chalumeau oxycoupeur, le canal 17 de mélange du gaz combustible avec l'oxygène est embrassé par une partie cylindrique 21 et une partie conique 22 de la surface intérieure de la paroi de la buse de chauffe 6, ladite partie 22 allant en s'évasant dans le sens de la sortie du mélange gazeux0 Il est préférable d'utiliser un tel chalumeau oxycoupeur pour détacher les masselottes d'un gros lingot d'acier (ébauche ou produit) La buse de coupe 7 du chalumeau oxycoupeur est disposée, dans cet exemple de réalisation, excentriquement par rapport à l'axe longitudinal de la tête de coupe 1, ce qui permet de réduire à un minimum le reste de la masselotte. L'évasement conique (diffuseur) du canal 17 (figures 5 et 6) entre la buse de chauffe 6 et la buse de coupe 7 est obtenu plus facilement lorsque le chalumeau oxycoupeur est muni d'un élément intercalaire annulaire 23 stappliquant sur la surface intérieure de la buse de chauffe 6 et dont la surface intérieure comporte une -partie cylindrique 21 et une partie conique 22 s'évasant dans le sens de la sortie du mélange gazeux. Le chalumeau oxycoupeur représenté sur les figures 3, 4, 5 et 6 fonctionne, pour l'essentiel, de la même manière que celui décrit plus haut. Le gaz combustible arrive par le tube d'amenée 2 (figure 3) dans la chambre annulaire il et pénètre par la fente annulaire transversale de dosage 15 dans le canal 17 entre les buses 6 et 7. L'oxygène de chauffe amené par le tube 4 et le canal longitudinal 10 arrive dans la chambre annulaire 12 (figure 5) et puis passe par la fente annulaire longitudinale de dosage 14 pour arriver dans le canal annulaire 17 entre les buses 6 et 7, dans lequel il se mélange avec le gaz combustible en formant un mélange gazeux combustible qui sort du chalumeau. L'amenée de oxygène de coupe se fait par le tube d'amenée 3, le canal longitudinal 9 et le canal 19 de la buse de coupe. Le découpage d'un lingot métallique s'effectue de la même manière qu'avec le chalumeau conforme au premier mode de réalisation décrit plus haut. Les essais ont prouvé que le chalumeau oxycoupeur, objet de l'invention, assure un haut rendement de découpage de lingots métalliques à grande section transversale, son fonctionnement est sûr et sa construction est sensiblement plus simple que celle des chalumeaux oxycoupeurs fabriqués à l'heure actuelle. Le chalumeau oxycoupeur de l'invention peut aussi être utilisé avec succès pour découper des métaux de faible épaisseur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Chalumeau oxycoupeur comportant une tête de coupe, des tubes d'amenée de gaz raccordés à ladite tête et communiquant avec des canaux correspondants réalisés le long de ladite tête, une buse de coupe disposée coaxialement à l'un desdits canaux et formant avec la paroi de ce canal une première chambre annulaire communiquant avec un deuxième desdits canaux longitudinaux, tandis que le troisième canal longitudinal communique avec une deuxième chambre annulaire, lesdites chambres annulaires étant reliées à une cavité pour l'obtention d'un mélange gazeux combustible et pour sa sortie à travers une buse de chauffe disposée coaxialement à la buse de coupe et fixée à la tête du chalumeau par un écrou, caractérisé en ce que la cavité pour l'obtention du mélange gazeux combustible est un canal annulaire formé entre les parois respectives de la buse de chauffe et de la buse de coupe et qui communique avec la première des chambres annulaires par l'intermédiaire d'une fente longitudinale annulaire de dosage formée entre la paroi de la buse de coupe ét la paroi du canal longitudinal disposé coaxialement à ladite buse de coupe, la deuxième chambre annulaire communiquant avec ledit canal annulaire par l'intermédiaire d'une fente annulaire transversale de dosage réalisée entre le bout de la tête de coupe et le bout de la buse de chauffe. 2. Chalumeau oxycoupeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni d'une pièce tubulaire placée dans ladite fente annulaire longitudinale de dosage et séparant de cette fente ladite deuxième chambre annulaire communiquant avec ladite fente annulaire transversale de dosage, et que la surface intérieure de la buse de chauffe, embrassant le canal annulaire precité, comporte deux parties disposées dans le sens de mouvement du mélange, et dont l'une est cylindrique et l'autre conique s'évasant dans le sens de la sortie du mélange. 3. Chalumeau oxycoupeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est muni d'un élément intercalaire annulaire s'appliquant sur la surface intérieure de la buse de chauffe et que lesdites parties cylindrique et conique sont réalisées sur la surface intérieure de cet élément intercalaire.