Brevet FR2495031A1 — publié le 19820604

"Paire de plaques réfractaires pour dispositifs d'obturation à coulisse ou tiroir." La présente invention se rapporte à une paire de plaques réfractaires, constituée par une plaque de base fixe et une plaque coulissante réglable, et qui est prévue pour des dispo- sitifs d'obturation à coulisse ou tiroir destinés à l'évacua- tion de la coulée de métal fondu, notamment d'aluminium fondu, à partir de récipients métallurgiques. On sait que l'évacuation de la coulée des métaux non ferreux fondus, assurée à l'aide de dispositifs d'obturation à coulisse ou tiroir qui ont fait leurs preuves dans l'élabo- ration des aciers, pose encore assez de problèmes, principale- ment en raison de la consistance de la coulée. Il en est notam- ment ainsi avec l'aluminium, qui est chauffé à des températu- res relativement élevées et qui s'écoule avec un degré de vis- cosité correspondant, de sorte que l'aluminium fondu pénètre plus facilement que l'acier liquide entre les surfaces de glissement de la plaque de base et de la plaque coulissante d'un dispositif d'obturation et dans les pores ouverts du ma- tériau des surfaces de glissement ou des plaques. Une fois le métal fondu infiltré et solidifié entre les plaques, les pro- cessus d'infiltration et de solidification augmentent et s'ac- célèrent souvent rapidement jusqu'à provoquer une défaillance du dispositif d'obturation. La présente invention a pour objet de mettre au point un dispositif qui empêche que le métal fondu ne pénètre entre les surfaces de glissement des plaques et qui contrecarre la soli- dification du métal fondu qui se serait infiltré. Le problème posé est résolu, pour l'essentiel, par le fait que la plaque de base est réalisée avec un matériau tendre, qui présente une faible mouillabilité et exerce un effet de graissage, et dont la conductivité calorifique à 7000C est supérieure à 40 W/km, tandis que sa résistance à la compres- sion à froid est au maximum de 25 N/mm, et que la plaque cou- lissante est réalisée avec un matériau dur présentant une faible porosité, dont la conductivité calorifique à 70000 est inférieure à 3 W/km et la résistance à la compression à froid supérieure à 300 N/mm L'interaction, sur le plan du frottement, entre les sur- faces de glissement ou de travail d'une plaque de base tendre et d'une plaque coulissante dure produit un effet de graissage permanent et abondant qui empêche pratiquement le métal fondu très fluide de s'infiltrer entre les surfaces de glissement des plaques. En outre, la bonne conductivité calorifique de la plaque de base et la mauvaise conductivité calorifique de la plaque coulissante provoquent, aux surfaces de glissement, une concentration de chaleur que l'on peut, le cas échéant, renforcer par une isolation périphérique ou par un chauffage supplémentaire de la plaque de base, de sorte que le métal fondu, dont de faibles quantités auraient éventuellement pu s'infiltrer, reste liquide et ne constitue pas un risque pour l'exploitation du dispositif d'obturation à coulisse ou ti- roir. Selon une caractéristique additionnelle de la présente invention, la plaque de base est en carbone ayant une teneur en électrographite d'au moins 90 % et la plaque coulissante est en oxyde de zirconium avec une teneur en ZrO2 d'au moins %. La présente invention propose donc ainsi, pour la plaque de base et la plaque coulissante, une combinaison de maté- riaux avantageuse, par laquelle,.en particulier, le graissage des surfaces de glissement est exceptionnellement efficace. Selon une autre caractéristique de la présente invention, un élément d'admission associé à la plaque de base est bon conducteur de la chaleur, et un élément de sortie associé à la plaque coulissante est un isolant thermique. Cette caracté- ristique constitue un mode de réalisation avantageux, du point de vue physique, des pièces d'usure installées en amont et en aval des plaques. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, qui est une vue d'une coupe longitudinale des pièces d'usure ré- fractaires d'un dispositif d'obturation à coulisse ou tiroir rotatif pour métaux non ferreux. Sur le dessin annexé, la référence numérique 1 désigne la brique d'admission et la référence numérique 2 la plaque de base fixe, dont la surface de glissement 3 repose sur la surface de glissement 4 de la plaque coulissante 5, qui peut tourner autour de l'axe 6. Un élément de sortie 7 et un tube de sortie 8 sont prévus en aval de la plaque coulissante 5 et peuvent tourner avec celle-ci. La plaque de base 2 et la pla- que coulissante 5 se trouvent à l'intérieur de l'enveloppe de tôle 9 du récipient métallurgique, dont le garnissage réfractaire 10 comprend un encadrement ou châssis 11 pour l'espace libre 12 à l'intérieur duquel pénètrent les pièces mécaniques du dispositif d'obturation à tiroir rotatif, qui ne sont pas représentées à des fins de simplification. La brique d'admission 1, qui est maintenue par l'enca- drement ou châssis 11, a une forme annulaire et présente un espace en forme d'entonnoir 13 avec un col relativement large, dont le fond est constitué par la plaque de base 2, l'orifice de passage 14 de cette dernière ayant le même axe que l'orifi- ce de passage 15 de la plaque coulissante 5 et que l'orifice 16 de l'élément de sortie 7, lorsque le dispositif d'obtura- tion rotatif est ouvert. Le tube de sortie 8 protège les pièces mécaniques ou métalliques dudit dispositif d'obturation rotatif qui se trouvent dans l'espace libre 12, contre le jet de la coulée. Grâce à la disposition de la plaque de base 2 et de la plaque coulissante 5 à l'intérieur de l'enveloppe 9 du réci- pient, et du fait que l'on prévoit, dans la brique d'admission 1, un espace en forme d'entonnoir 13 à grand volume, ouvert vers l'intérieur du récipient, les surfaces de glissement 3,4 de la plaque de base 2 et de la plaque coulissante 5 sont amenées au potentiel de chaleur du métal fondu contenu dans le récipient, ceci pour contrecarrer un figeage possible du métal fondu dans la zone des surfaces de glissement ou dans l'orifice de passage 14 de la plaque de base 2, lorsque le dispositif d'obturation à tiroir rotatif est fermé. Cet effet est considérablement accru par l'utilisation d'une plaque de base 2 en un matériau tendre et bon conducteur de la chaleur, et d'une plaque coulissante 5 en un matériau dur et mauvais conducteur de la chaleur, car la chaleur du métal fondu est absorbée par la plaque de base 2 et transmise aux surfaces de glissement 3,4, o elle est arrêtée et accumulée par la plaque coulissante 5 et l'élément de sortie 7 situé au-dessous de celle-ci et réalisé en un matériau isolant. Cependant, il résulte surtout de ces dispositions un autograissage de qualité exceptionnelle de la paire de plaques 2,5 aux surfaces de glissement 3,4, à l'aide des particules à faible mouillabilité qui se détachent par friction de la plaque de base tendre et qui obturent les pores ouverts des surfaces de glissement en refoulant le métal fondu aux bords des surfaces de glissement des orifices de passage 14,15. Ceci s'applique surtout et également aux dispositifs d'obtu- ration à coulisse ou tiroir rotatif, linéaire ou pivotant, dont la plaque de base et la plaque coulissante se trouvent à l'extérieur de l'enveloppe du récipient. REVENDICATIONS 1.- Paire de plaques réfractaires, constituée par une plaque de base fixe et une plaque coulissante réglable, et qui est prévue pour des dispositifs d'obturation à coulisse ou tiroir destinés à l'évacuation de la coulée de métal fondu, notamment d'aluminium fondu, à partir de récipients métallur- giques, caractérisée en ce que la plaque de base (2) est réa- lisée avec un matériau tendre, qui présente une faible mouil- labilité et exerce un effet de graissage, et dont la conducti-- vité calorifique à 7000C est supérieure à 40 W/km, tandis que sa résistance à la compression à froid est au maximum de 25 N/mm, et que la plaque coulissante (5) est réalisée avec un matériau dur présentant une faible porosité, dont la conduc- tivité calorifique à 7000C est inférieure à 3 W/km et la ré- sistance à la compression à froid supérieure à 300 N/mm 2.- Paire de plaques selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la plaque de base (2) est en carbone ayant une teneur en électrographite d'au moins 90 % et que la plaque coulissante (5) est en oxyde de zirconium avec une teneur en zro2 d'au moins 90 %. 3.- Paire de plaque selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisée en ce qu'une brique d'admission associée à la plaque de base (2)est bonne conductrice de la cha- leur, et qu'un élément de sortie (7) associé à la plaque cou- lissante (5) est un isolant thermique.