Brevet FR2494414A1 — publié le 19820521

- 1 - Tête de guidage et de support d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve et perceuse pourvue d'une telle tête La présente invention concerne une tête de guidage et de support d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve, comprenant une plaque de fixation conçue pour être rendue solidaire de l'extrémité avant de l'affût d'une perceuse. L'invention concerne également une perceuse pour- vue d'une telle tête. Les produits en fusion issus du processus de fu- sion dans un four à cuve sont extraits par des trous de coulée pratiqués à la base de la paroi du four. A cet ef- fet, la pratique la plus courante consiste à forer, chaque fois que l'on veut extraire la matière en fusion, un tel trou de coulée au moyen d'une foreuse à percussion, et lorsque l'écoulement de la matière en fusion n'est plus suf- fisant, à reboucher le trou de coulée au moyen d'une masse de bouchage injectée dans le trou de coulée à l'aide d'une boucheuse. Cette masse de bouchage s'y solidifie et forme un bouchon extrêmement dur et résistant que l'on doit, à nouveau percer au moyen de la foreuse pour ouvrir le trou de coulée. Ces opérations de perçage et de bouchage sont répétées plusieurs fois par jour et à plusieurs endroits autour du four pour les fours à forte capacité. Une technique tout à fait différente et plus ré- cente consiste à introduire, après avoir rebouché le trou de coulée, une tige métallique de perçage à travers la masse de bouchage avant que celleci ne soit complètement durcie. Cette tige, qui traverse la masse de bouchage de part et d'autre est abandonnée dans cette position et, lorsqu'il s'agit d'ouvrir le trou de coulée, on extrait cette tige au moyen d'un instrument de percussion qui, en général, est celui de la foreuse. Une telle tige peut éven- tuellement servir plusieurs fois et, en plus, il n'y a pas d'exigence particulière en ce qui concerne sa matière de fa- brication, contrairement aux mèches de forage qui doivent être fabriquées en acier spécial et qui sont, par conséquent, plus chères. Cette technique d'abandonner la tige de perçage dans la masse de bouchage durcissante est donc plus avanta- -2- geuse du point de vue économique. Il y a également un avantage du point de vue mé- tallurgique à cause d'une meilleure forme du trou de coulée. En effet, le trou de coulée sera plus long et de plus faible diamètre que les trous forés, ce qui convient mieux aux for- tes pressions et allonge les durées de coulée. En ce qui concerne l'appareillage nécessaire, on peut utiliser les installations prévues pour le forage clas- sique et même leurs instruments de percussion si ceux-ci sont conçus pour frapper dans les deux sens. Il sera cepen- dant nécessaire d'adapter sur l'instrument de percussion un dispositif de préhension de la tige de percée, de préférence un dispositif automatique récemment mis au point à cet effet. Par ailleurs, cette technique d'ouverture est, devrait, en principe, être plus rapide que la technique classique, car théoriquement le trou de coulée peut être ouvert endéans une minute après avoir pris la décision de l'ouvrir. Malheureusement, ce gain de temps apparent est compensé par une perte de temps occasionnée par la préhen- sion de la tige si la foreuse est d'un type conventionnel. En effet, pour assurer un fonctionnement correct, il faut que la tête de l'affût de la foreuse soit équipée d'un dis- positif de guidage et de support de la tige, notamment pour la maintenir lorsqu'elle n'a plus, ou pas encore, d'appui dans le trou de coulée. C'est la raison pour laquelle on prévoit à l'extrémité avant une plaque de guidage en forme de crochet. Or, le mouvement d'une foreuse traditionnelle est généralement un double mouvement dont la dernière phase né- cessaire au positionnement final, en alignement sur le trou de coulée, est toujours un mouvement vertical, ou parallèle à la paroi du four, même si la phase précédente du mouve- ment est une trajectoire d'approche horizontale ou inclinée. Le problème est qu'un tel mouvement ne permet pas l'engage- ment de la plaque de guidage dans l'extrémité sortante de la tige lorsque celle-ci est solidement ancrée dans la masse -3- durcie du trou de coulée. Pour permettre cet engagement des foreuses classiques dans la tige de perçage, il fallait, jusqu'à présent, à chaque opération, démonter la plaque, ramener l'affût de la foreuse dans la position voulue et re- monter ensuite la plaque après l'avoir engagée sur la tige de perçage. Cette opération constitue, non seulement une perte de temps, mais en plus, vu l'endroit, expose l'ouvrier qui l'exécute à des risques d'accident. Une amélioration dans ce sens est réalisable avec un nouveau type de foreuse récemment mis au point par la demanderesse et proposé dans la demande de brevet français No 78 27 850. L'affût de ce nouveau type de foreuse n'est plus positionné par deux mouvementa successifs différents, mais par un mouvement composé continu, dont la trajectoire comporte une composante d'approche et une composante, rela- tivement faible, de descente jusque dans la position opéra- tive. Grâce à ce mouvement, l'affût se trouve déjà presque dans la prolongation de l'axe du trou de coulée et de la tige de perçage lorsque la plaque de guidage à l'extrémité de l'affût aborde l'extrémité de la tige de perçage pour s'engager sur celle-ci. Le seul problème qui persiste encore avec ce nou- veau type de foreuse est la pénétration correcte de la tige de perçage dans l'ouverture de la plaque de fixation à l'ap- proche de l'affût. C'est justement la solution de ce pro- blème qui constitue le but de la présente invention. A cet effet, la tête de guidage proposée par la présente invention est essentiellement caractérisée en ce que ladite plaque est solidaire d'une pièce comprenant une partie tronconique dont la section la plus étroite est pro- longée du côté de l'affût par une partie cylindrique. C'est cette partie tronconique qui assure l'interception de l'ex- trémité de la tige de perçage et sa pénétration correcte à travers l'ouverture de la plaque. Dans un premier mode de réalisation, la partie tronconique et la partie cylindrique sont fermées latérale- ment sur 360 , de sorte que la pièce qu'elles constituent a la forme d'un entonnoir. Selon un deuxième mode de réalisation, la partie -4- tronconique et la partie cylindrique ne s'étendent que sur approximativement 1800 et sont ouvertes dans la partie supé- rieure, ladite plaque de fixation comportant une rainure latérale ouverte dont le fond coïncide avec le fond de la partie cylindrique. La partie cylindrique comporte, de préférence, éga- lement un bord arrière divergent pour faciliter l'engagement de la tige de perçage du côté du dispositif de préhension. L'invention concerne également une perceuse com- portant un outil de travail monté sur un affût de manière à pouvoir coulisser dans les deux sens sur celui-ci et pourvu d'un dispositif de préhension d'une tige de perçage, caractérisée par une tête de guidage et de support du genre décrit ci-dessus, fixée à l'extrémité avant del'affût, de manière que l'axe de ladite pièce se trouve dans le prolon- gement de l'axe du dispositif de préhension et de l'outil de travail. Dans le cas oi la tête est en forme d'entonnoir, la tige de perçage doit être engagée axialement à travers l'ouverture formée par la partie tronconique et la partie cylindrique. Dans ce cas, il est avantageux de prévoir sur l'affût, entre la tête et le dispositif de préhension un crochet de support dans lequel la tige de perçage peut être engagée et dégagée latéralement. D'autres particularités et caractéristiques res- sortiront de la description détaillée d'un mode de réalisa- tion présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en réfé- rence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une vue schématique laté- rale de l'affût d'une perceuse munie d'une tête de guidage et de support selon l'invention, lors de la phase d'appro- che d'une tige de perçage se trouvant dans le trou de cou- lée; La figure 2 est une vue analogue montrant l'af- fût en position opérative; La figure 3 est une vue analogue montrant la phase de préhension de la tige de perçage; La figure 4 est une vue analogue montrant la phase d'extraction de la tige de perçage; -, 2494414 -5 La figure 5 illustre schématiquement une coupe axiale à travers un premier mode de réalisation d'une tête de guidage selon l'invention; La figure 6 illustre schématiquement une vue frontale de la tête selon la figure 5; La figure 7 montre schématiquement une coupe axiale à travers un second mode de réalisation d'une tête de guidage; La figure 8 montre schématiquement une vue fron- tale du mode de réalisation de la figure 7 et La figure 9 montre schématiquement un crochet de support destiné à être utilisé en association avec le mode de réalisation des figures 5 et 6. On va se référer simultanément aux figures 1 à 4 en vue de l'explication du système de perçage d'un trou de coulée tel que proposé par l'invention. Sur ces figures la référence 10 désigne la base de la paroi d'un haut four- neau. La référence 12 représente le trou de coulée obstrué par une masse de bouchage, telle que de l'argile durci 14, à travers laquelle a été introduite, avant le durcissement, une tige de perçage 16. Cette tige de perçage 16 est abandonnée dans la position représentée jusqu'à la prochaine opération d'ouverture du trou de coulée, opération qui con- siste à retirer la tige de perçage 16 pour libérer l'ou- verture du trou de coulée 12. Pour faciliter la préhension de cette tige 16, au moyen d'un instrument approprié, cette tige est pourvue à son extrémité, d'une gorge circulaire 18. Pour extraire la tige de perçage 16, on se sert d'un outil de travail équipé d'un organe de percussion pou- vant frapper dans les deux sens. Sur les figures, on a re- présenté par la référence 20 l'affût avec un outil de tra- vail 22 équipé d'un tel organe de percussion. Etant donné que cet outil de travail 22 est conçu pour voyager le long de l'affût 20, on peut s'en servir pour extraire la tige de perçage 16, à condition d'y prévoir un dispositif de pré- hension représenté schématiquement par la référence 24. L'affût 20 représenté sur les figures est analogue à celui d'une foreuse telle que proposée dans la demande de brevet français 78 27 850. C'est-àdire que l'affût 20 est -6- déplacé entre sa position opérative et sa position de re- trait suivant une trajectoire oblique, cette trajectoire ayant une composante d'approche de la paroi du four et une composante de descente en direction de la rigole de coulée non représentée. La ligne en traits mixtes A représente la courbe suivie par l'extrémité avant de l'affût. Cette trajectoire d'approche de l'affût 20 est tout à fait diffé- rente de celle d'autres foreuses qui sont conçues pour dé- placer l'affût 20 dans un plan horizontal ou oblique jusqu'à proximité de la paroi 10 et de descendre ensuite l'affût en position opérative en face du trou de coulée. D'autres fo- reuses connues sont suspendues devant la paroi du four et ne subissent qu'un seul mouvement vertical pour amener Vins- trument de forage en face du trou de coulée. Comme on peut le voir sur ces figures, lorsque l'affût doit subir un mouvement vertical devant la paroi du four pour l'amener dans le prolongement du trou de coulée 12 il n'est pas possible d'engager une tête de guidage et de support 26 prévue à l'extrémité de l'affût sur la tige de perçage 16 comme le montre la figure 2. Il est pourtant né- cessaire que la tige de perçage 16 soit introduite dans cette tête de guidage et de support 26 afin de la supporter lors de la phase d'extraction, notamment lors de la phase illustrée par la figure 4. En revanche, si l'affût est déplacé suivant une courbe telle que représentée par A, il est possible d'enga- ger cette tête de guidage et de support 26 directement sur l'extrémité de la tige de perçage 16. Toutefois, étant donné que, dans la position illustrée sur la figure 1, l'af- fût n'est pas encore en alignement parfait avec l'axe du trou de coulée, ou qu'il poursuit encore un léger mouvement de descente jusque dans la position opérative, l'invention prévoit pour la tête 26 une ouverture divergente ou conique assurant un passage automatique de l'extrémité de la tige 16 à travers cette tête 26. La forme particulière de cette tête 26 sera décrite plus loin en référence aux figures 5 à 8. La figure 1 illustre parfaitement la phase d'ap- proche entre l'affût 20 et l'extrémité de la tige 16. On - 7 - voit notamment que la progression de la tête 26 dans la di- rection de la trajectoire A guide automatiquement l'extré- mité de la tige 16 à travers l'ouverture centrale de la tête 26. La position opérative sera atteinte, comme le montre la figure 2, lorsque l'axe longitudinal de la tige 16 correspond sensiblement avec l'axe du dispositif de pré- hension 24. A partir de la position illustrée par la figure 2, -on peut faire avancer l'outil de travail 22 pour engager le dispositif de préhension 24 sur l'extrémité de la tige de perçage 16, comme le montre la figure 3. Pour favoriser la pénétration du dispositif de préhension 24 sur la tige 16, il est également avantageux de prévoir une ouverture diver- gente pour ce dispositif 24. La fixation de la tige 16 dans le dispositif de préhension 24 peut être obtentepar différents moyens connus en soi. On peut, notamment, prévoir un sys- tème de préhension au moyen d'un cylindre actionné pneumati- quement par le système de fonctionnement pneumatique de l'outil de travail. Lorsque le dispositif de préhension 24 a saisi la tige 16, on peut actionner le dispositif de percussion de l'outil 22 pour débloquer la tige 16 et l'extraire du trou de coulée 12 en faisant reculer l'outil de travail 22 le long de l'affût 20 comme illustré sur la figure 4. Lorsque la tige est complètement dégagée du trou de coulée 12, elle est toujours supportée par la tête 26. Les figures 5 et 6 montrent les détails d'une tête de guidage et de support 26 telle qu'illustrée aux figures précédentes. Cette tête 26 comporte une plaque de fixa- tion 34 conçue pour être rendue solidaire, par exemple, par boulonnage, avec la partie avant de l'affût 20. Cette pla- que 34 comporte une ouverture délimitée par une partie cy- lindrique 28 pour le passage de la tige de perçage 16. Cette partie 28 est prolongée, vers l'avant, par une partie tronconique 30 destinée à guider l'extrémité de la tige 16 à travers le passage de la partie cylindrique 28. Les par- ties 28 et 30 étant complètement fermées latéralement, ont la forme d'un entonnoir. Il est préférable de donner égale- ment une forme divergente au bord arrière 32 de la partie -8- cylindrique 28, afin de faciliter l'engagement de la tige de perçage 16 lors de la mise en place de celle-ci et pour éviter que le bord d'une rainure de préhension prévu sur la tige ne reste accroché par le bord 32 si celui-ci était aigu. Le mode de réalisation des figures 5 et 6, est de préférence, utilisé en association avec un crochet de support 46 du genre illustré sur la figure 9, et fixé sur l'affût 20 légèrement en retrait par rapport à la tete 26, comme le montre la figure 4. En effet, ce crochet 46 per- mèt de retirer la tige de perçage 16, par le recul du dispoo- sitif de préhension 24, jusqu'à ce que cette tige 16 soit sortie de la tote 26. Pour enlever la tige 16, il suffit donc simplement de libérer le dispositif de préhension 24 et de la dégager latéralement. Les figures 7 et 8 montrent un deuxième mode de réalisation d'une tête de guidage et de support qui rend superflu le crochet 46. La tête 36 montrée sur ces figures 7 et 8, comporte également une plaque de fixation 38 pourvue d'un passage 40 et d'une pièce divergente 42. Toutefois, - contrairement au mode de réalisation précédent, la partie tronconique 42 et le passage 40 sont semi-ouverts. En plus, la plaque 38 est pourvue d'une rainure latérale 44, dont le fond coïncide avec le fond arrondi du passage 40. Cette rainure 44 permet donc le dégagement latéral de la tige de perçage 16. Par conséquent, lors du retrait, il n'est pas nécessaire de retirer la tige 16 complètement de la tête 36 afin que celle-ci supporte l'extrémité de la tige 16 et évite qu'elle n'exerce, par son propre poids, trop de solli- citations sur le dispositif de préhension 24, ou ne tombe par terre. -9- R E V E N D I C A-T I O N S 1. - Tête de guidage et de support d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve, comprenant une plaque de fixation conçue pour être rendue solidaire de l'extrémité avant de l'affût d'une perceuse, caractérisée en ce que ladite plaque (34, 38) est solidaire d'une pièce comprenant une partis tronconique (30, 42) dont la section la plus étroite est prolongée du côté de l'affût (20) par une partie cylindrique (28, 40). 2. - Tête de guidage et de support selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que la partie tronconique (30) et la partie cylindrique (28) sont fermées latéralement sur 360' de sorte que la pièce qu'elles constituent a la forme d'un entonnoir. 3. - Tête de guidage et de support selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que la partie tronconique (42) et la partie cylindrique (40) ne s'étendent que sur approximativement 1800 et sont ouvertes dans la partie supé- rieure et en ce que la plaque de fixation (38) comporte une rainure latérale (44) ouverte dont le fond coincide avec le fond de la partie cylindrique (40). 4. - Tète de guidage et de support selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le bord arrière (32) de la partie cylindrique (28, 40) est divergent. 5. - Perceuse comprenant un outil de travail mon- té sur un affût de manière à pouvoir coulisser dans les deux sens sur celui-ci, et pourvue d'un dispositif de préhension d'une tige de perçage, caractérisée par une tête de guidage et de support (26, 36) selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, fixée à l'extrémité avant de l'affût (20), de manière que l'axe de ladite pièce (28,30)(40,42) se trouve dans le prolongement de l'axe du dispositif de préhension (24) et de l'outil de travail (22). 6. - Perceuse selon la revendication 5, caracté- risée par un crochet de support (46) fixé sur l'affût (20) entre la tête de guidage et de support (26) et le disposi- tif de préhension (24).