Brevet FR2486429A1 — publié le 19820115

La présente invention se rapporte à un procédé de réparation ou de remise en état de pièces d'usure réfrac- taires venant au contact de la masse fondue de métal dans des dispositifs d'obturation coulissants prévus au niveau de la busette de coulée de réservoirs contenant la masse fondue de métal, dans lequel la matière réfractaire des pièces d'usure usagées, qui est entourée d'une enveloppe de métal, est partiellement remplacée par des éléments rapportés réfractaires et par une masse coulée réfractaire ou un pisé réfractaire damé. Dans les procédés de réparation connus dans l'art antérieur, on utilise dans les orifices lavés par l'acier qui s'écoule, de la plaque fixe et de la plaque mobile, des éléments rapportés de forme annulaire en matière réfractaire et résistante à l'usure tandis que les cavités restantes sont remplies d'une masse coulée réfractaire ou d'un pisé réfractaire damé. Les pièces d'usure ainsi réparées n'ont qu'une durabilité limitée étant donné que la masse coulée réfractaire ou le pisé réfractaire damé tend à se fissurer non seulement au niveau de sa surface mais également intérieurement, en raison de son élasticité insuffisante. D'autre part, les éléments rapportés de forme annulaire se détachent et sont entraînés par l'acier qui s'écoule. La présente invention a donc pour but d'améliorer le procédé du type précité de telle manière que les inconvénients rencontrés dans l'art antérieur soient évités et que l'on obtienne une plus grande durabilité pour les pièces d'usure réparées. Pour atteindre ce but, la présente invention, partant d'un procédé du type précité, propose d'utiliser comme masse coulée ou pisé réfractaire damé, un mélange réfractaire de ciment qui contient des aiguilles en acier inoxydable. Une telle masse de coulée ou un tel pisé réfractaire damé contenant des aiguilles d'acier présente une élasticité considérablement meilleure si bien que pendant le processus de coulée, on évite les fissures internes ou de surface, la durabilité des pièces d'usure ainsi réparées étant prolongée de manière importante. La teneur en pourcentage des aiguilles d'acier peut varier entre 2 et 20% du poids total de la masse coulée ou du pisé réfractaire damé. Avantageusement, cette teneur est comprise entre 8/o et 15% en poids. Des propriétés particulièrement bonnes de la masse coulée ou du pisé réfractaire damé sont obtenues lorsque les aiguilles d'acier ont une épaisseur comprise entre 0,2 et 5 mm et une longueur qui est inférieure à l'épaisseur de paroi de la pièce de fonderie à fabriquer. On obtient un meilleur ajustement pour les garnitures ou éléments rapportés annulaires lorsque sur les nièces d'usure usagées, on élargit en les alésant les orifices prévus dans la matière réfractaire pour les adapter ainsi à la forme des garnitures à mettre en place. De cette façon, les garnitures présentent déjà une certaine retenue sur la matière réfractaire ancienne restante. Dans le cas de la plaque fixe, un risque réside dans le fait que la garniture annulaire s'étende vers le bas par dilatation thermique et exerce une pression sur la plaque mobile. Pour éviter ce phénomène, on réalise dans la plaque fixe un alésage se rétrécissant coniquement vers le bas, dans lequel on met en place une garniture annulaire également conique à l'aide d'un mastic réfrac- taire, la longueur de cette garniture correspondant à l'épaisseur de la plaque.- Par la configuration conique de l'alésage et de la garnitureannulaire, cette dernière, sous l'action de la température, ne peut se dilater que vers le haut et non pas vers le bas en direction de la plaque mobile. Dans les procédés de réparation connus dans l'art antérieur, le diamètre extérieur dans la partie supérieure de la garniture annulaire de la plaque fixe est très fréquemment surdimensionné si bien que la garniture annulaire se trouve trop proche de la gorge annulaire prévue dans la surface supérieure de la plaque fixe. De 2L486429 cette façon, la séparation entre la nouvelle garniture annulaire et la gorge annulaire est fortement diminuée, ce qui peut entraîner l'infiltration du métal qui s'écoule. Pour y remédier, il est prévu que l'alésage conique dans la plaque fixe est dimensionné de telle manière qu'entre le bord supérieur de l'alésage et l'arête interne d'une gorge annulaire entourant ledit alésage à la partie supérieure de la place fixe, on laisse subsister un écarte- ment d'au moins 2 mm. L'épaisseur de matière ainsi obtenue entre l'orifice de coulée dans la plaque fixe et la gorge annulaire prévue sur la face supérieure de cette dernière assure une résistance mécanique suffisante à la couronne ainsi que la bonne fonction des éléments d'étanchéité prévus à l'origine. Dans le cas de la plaque mobile, un inconvénient important de l'art antérieur réside dans le fait que la garniture annulaire présente la même hauteur que la plaque si bien que l'acier qui s'écoule peut pénétrer entre la plaque mobile et la surface d'aboutement orientée vers le haut du manchon de la busette de coulée. Ceci s'applique essentiellement lorsque la percée n'est réalisée qu'avec une ouverture partielle du dispositif obturateur coulissant si bien que des composantes de force horizontales sont appliquées dans le flux de métal. Pour créer une meilleure étanchéité vis-à-vis des pénétrations d'acier, on réalise dans la plaque mobile un alésage qui s'étend jusque dans la portion supérieure du manchon de la busette de coulée qui se trouve en-dessous de la plaque mobile et à l'inté- rieur de cet alésage, on met en place à l'aide de mastic, une garniture annulaire qui s'étend de la surface de la plaque jusque dans la portion supérieure du manchon de la busette de coulée. Etant donné que la garniture annulaire est plus haute que la plaque mobile, elle dépasse la ligne de contact entre la plaque mobile et le manchon de la busette de coulée mis en place, si bien que de l'acier ne peut pas pénétrer à cet emplacement. Pour donner aux garnitures annulaires une certaine possibilité de dilatation par rapport à la matière réfractaire fixe, les joints de mastic entourant les garnitures annulaires présentent une épaisseur d'au moins 1 mm. Pour réparer le manchon de la busette de coulée, -n réalise avantageusement dans ledit manchon, un alésage dont le diamètre est inférieur-au diamètre de l'alésage prévu dans la plaque mobile se trouvant au-dessus du manchon de la busette de coulée et l'on introduit d'autre part dans la garniture annulaire de la plaque mobile, un tube auxiliaire qui est plus long que la hauteur du manchon de la busette de coulée et de ladite plaque et enfin, l'espace annulaire compris entre le tube auxiliaire et la paroi interne de l'alésage est rempli d'une masse coulée ou d'un pisé réfractaire damé contenant des aiguilles d'acier. Lors du perçage du manchon de la busette de coulée, il faut veiller à ce que la paroi interne du manchon reste suffisamment épaisse pour suppor- ter une éventuelle infiltration de métal liquide dans le joint compris entre la surface inférieure de la garniture annulaire et le bord supérieur du manchon de la busette de coulée. La paroi interne réfractaire du manchon de la busette de coulée ne doit pas être inférieure à 3 mm. Pour que lors du coulage et du damage l'eau puisse parfaitement s'échapper de la masse coulée ou du pisé réfractaire damé, on utilise avantageusement un tube auxiliaire perforé. Il existe des plaques mobiles dans lesquelles le manchon de la busette de coulée comprend un court prolongement en matière réfractaire qui dépasse de l'enveloppe de métal et qui présente une forme telle qu'il s'adapte avec le tube protecteur autour du jet de coulée. Pour la réparation de plaques de ce type, on élimine totalement le prolongement du manchon de la busette de coulée. Ensuite on rapporte par soudure à l'extrémité inférieure de l'enveloppe de métal de la busette de coulée, un prolongement d'enveloppe et l'espace compris entre le tube auxiliaire et le prolongement de l'enveloppe est également rempli d'une masse coulée ou d'un pisé réfrac- taire damé contenant des aiguilles d'acier. Le procédé suivant la présente invention peut également être appliqué à des pièces d'usure neuves lorsque la qualité de l'acier exige des matériaux réfrac- taires de type particulier qui sont différents des matériaux généralement utilisés pour la fabrication des plaques réfractaires et des manchons de busettes de coulée. En traitant les orifices de coulée suivant le procédé décrit, l'acier coulé ne vient au contact que d'un matériau réfractaire de type approprié, c'est-à-dire d'un matériau qui supporte une contrainte chimique à température élevée ainsi que le frottement avec l'acier qui s'écoule. Dans certains cas particuliers, on utilise par exemple un matériau approprié pour empêcher les dépôts par formation d'un système eutectique qui diminueraient les orifices de passage. Pour la réparation de pièces d'usure usagées, on ne peut bien entendu traiter que des pièces d'usure dont les enveloppes de métal sont encore régulières. Si nécessaire, les irrégularités de l'enveloppe de métal peuvent être corrigées à l'aide d'un poinçon. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une coupe verticale au travers d'une plaque fixe; - la figure 2 est une coupe verticale réalisée au travers d'une plaque mobile et du manchon de la busette de coulée; et - la figure 3 est une coupe verticale réalisée au travers de la plaque mobile et de son manchon de busette de coulée, suivant un second mode de réalisation de l'invention. Lorsque le cas échéant les traces de métal et de scories adhérant aux plaques ont été éliminées, on contrôle tout d'abord la régularité des surfaces horizontales au niveau des enveloppes 6 et 15 pour la plaque fixe 1 et la plaque mobile 7 et l'on rectifie le cas échéant à l'aide d'un poinçon. Ensuite, on améliore si nécessaire la surface des plaques avec un mortier de réparation réfractaire. Puis on élargit par perçage de façon conique l'orifice 2 dans la plaque fixe 1, comme ceci est illustré à la figure 1. Ledlaiett upédiur 0 1 du cône est plus grand que le diamètre inférieur 0 2 pour que l'inclinaison du cône soit d'au moins 5 . Le diamètre 0 1 est choisi de telle manière que l'écartement d entre le bord supérieur de l'orifice 2 et le bord intérieur de l'évidement annulaire 5 à la partie supérieure de la plaque fixe 1, est égal à 3 mm. La garniture annulaire 3 qui est réalisée dans une matière réfractaire appropriée, présente la même hauteur que la plaque 1 au niveau de l'orifice 2. Le diamètre intérieur de la garniture annulaire a la même dimension que l'orifice dans la plaque d'origine 1. L'inclinaison conique de la garniture annulaire est la même que celle de l'orifice dans la plaque. Entre la surface intérieure de l'orifice 2 et la surface extérieure de la garniture annulaire 3 il reste cependant un intervalle 4 de 1 mm qui est rempli d'un mastic de fixation. L'orifice 8 dans la plaque mobile 7 et dans la partie supérieure du manchon de la busette de coulée, qui est illustré à la figure 2, est percé au diamètre 0 3 sur une hauteur hi, alors que la partie inférieure restante du manchon précité est percée au diamètre 0 4 qui est inférieur à 0 3. En conséquence, la garniture annulaire 9 présente un diamètre extérieur qui est plus petit de 2 mm que 0 3. L'intervalle ainsi formé est rempli de mastic de fixation. Il ressort de la figure 2 que la garniture annulaire 9 s'étend largement au-delà de la ligne de contact entre la plaque 7 et le manchon de la busette de coulée 12 étant donné que sa hauteur hi dépasse largement la hauteur h2 de la plaque. Le diamètre interne de la garniture annulaire 9 a la même dimension que l'orifice dans la plaque d'origine. Le manchon interne 14 qui forme un revêtement dans l'orifice 13 du manchon de coulée 12 est fabriqué à partir d'un ciment approprié mélangé à raison de 12% en poids à des aiguilles très fines en acier inoxydable. Le mélange de ciment est comprimé dans l'orifice 13 après que l'on ait mis en place la garniture annulaire 9 et le tube auxiliaire 16 (visible uniquement à la figure 3). L'épaisseur du manchon interne ainsi réalisé est choisie de telle manière que l'ouverture restante présente un diamètre égal au diamètre interne de la garniture annulaire 9. Le diamètre 0 4 est choisi de telle manière que toute la matière usée soit enlevée de la plaque 7 et du manchon de coulée 12 et que la paroi du manchon de coulée 12 conserve toutefois une épaisseur de 5 mm. A la figure 3, on a représenté une plaque mobile 7 dont le manchon de coulée 12 présente à l'origine un prolongement 19 en matière réfractaire, qui occupait l'espace situé en-dessous de la ligne A-A. A la figure 3, on a d'autre part montré l'utilisa- tion d'un tube auxiliaire 16 qui est utilisé pour la fabrication du manchon interne 14 du manchon de coulée 12. La garniture annulaire 9 qui, par sa hauteur hi, est plus grande que l'épaisseur h2 de la plaque 7, est enfoncée dans l'ouverture de diamètre 0 3 de la plaque 7 dans la partie supérieure du manchon 12. Lorsque le reste du prolongement d'origine 19 en matière réfractaire a été éliminé, on rapporte par soudure à la partie inférieure de l'enveloppe de métal 15' un prolongement d'enveloppe 17 suivant la ligne de soudure 18. Le prolongement 17 a sensiblement la même forme que le prolongement d'origine 19 en matière réfractaire. Désormais, l'ensemble de l'espace compris entre le tube auxiliaire 16 et l'ouverture du manchon de coulée ainsi qu'entre le tube auxiliaire 16 et le prolongement 17 d'enveloppe peut être rempli avec le mélange de ciment précité. Enfin, les pièces sont préalablement séchées, usinées, à nouveau séchées, goudronnées et graphitées. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé permettant de réparer ou de remettre en état des pièces d'usure réfractaires de dispositifs d'obturation coulissants, venant au contact de la coulée de métal, au niveau de la busette de coulée de réservoirs contenant le métal en fusion, dans lequel la matière réfractaire des pièces d'usure usagées entourée d'une enveloppe de métal est partiellement remplacée par des garnitures réfractaires et une masse coulée réfractaire ou un pisé réfractaire damé, caractérisé en ce comme masse coulée ou pisé réfractaire damé, on utilise un mélange de ciment réfractaire qui contient des aiguilles en acier inoxydable. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange de ciment contient 2 à 20% en poids, avantageusement 8 à 15% en poids d'aiguilles d'acier. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les aiguilles d'acier ont une épaisseur comprise entre 0,2 et 5 mm et une longueur qui est inférieure à l'épaisseur de paroi de la pièce coulée à réaliser. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sur les pièces d'usure usagées, on élargit par perçage les orifices prévus dans la matière réfractaire pour les adapter à la forme des garnitures (9) à mettre en place. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la plaque fixe (1) on réalise un alésage (2) se rétrécissant coniquement vers le bas, dans lequel au moyen de mastic réfractaire, on met en place une garniture annulaire (3) également conique dont la largeur correspond à l'épaisseur de la plaque. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alésage conique (2) dans la plaque fixe (1) est calculé de telle manière qu'entre le bord supérieur de l'alésage (2) et l'arête interne d'une gorge annulaire (5) entourant ledit alésage (2) sur la surface supérieure de la plaque (1) fixe, il reste un écartement d'au moins 2 mm. 7.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la plaque mobile (7) on forme un alésage (8) qui s'étend jusque dans la portion supérieure du manchon de coulée (12) se trouvant en-dessous de la plaque mobile (7) et en ce que dans l'alésage (8) au moyen de mastic, on met en place une garniture annulaire (9) qui s'étend, à partir de la surface supérieure de la plaque, jusque dans la portion supérieure du manchon de coulée (12). 8.- Procédé selon l'une des revendicatbns 4 à 7, caractérisé en ce que les joints de mastic entourant les garnitures annulaires précitées (3, 9) ont une épaisseur d'au moins I mm. 9.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 ou 6, caractérisé en ce que dans le manchon de coulée (12) on réalise un alésage (13) dont le diamètre est inférieur au diamètre de l'alésage (8) dans la plaque mobile (7) se trouvant au-dessus du manchon de coulée (12), que dans la garniture annulaire (9) de la plaque mobile (7) on enfiche un tube auxiliaire (16) qui est plus long que la hauteur du manchon de coulée (12) et de la plaque (7), et en ce qu'enfin l'espace annulaire entre le tube auxiliaire (16) et la paroi interne de l'alésage (13) est rempli d'une masse coulée ou d'un pisé réfractaire damé contenant des aiguilles d'acier. 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on utilise un tube auxiliaire (16) perforé. 11.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'à l'extrémité inférieure de l'enveloppe de métal (15') du manchon de coulée (12) on rapporte par soudure un prolongement d'enveloppe(17) et en ce que le volume compris entre le tube auxiliaire (16) et le prolongement d'enveloppe (17) est également rempli d'une masse coulée ou d'un pisé réfractaire damé contenant des aiguilles d'acier.