Brevet FR2509639A1 — publié le 19830121

Obturateur rotatif pour une cuve de fusion La présente invention se rapporte à une obturateur rotatif pour une cuve de fusion, comportant un élément d'obtu- ration-réfractaire monté fixe sur la cuve de fusion dans le prolongement d'un canal de coulée et un élément d'obturation réfractaire rotatif qui est réalisé sous la forme d'un anneau, comporte un grand nombre d'ouvertures de passage et vient s'appliquer par une surface de glissement plane sur l'élément d'obturation fixe. Un obturateur connu de ce type (brevet US 3 430 644) est conçu de telle sorte que l'anneau réfractaire rotatif ne vient s'appliquer par sa surface de glissement que sur deux plaques réfractaires fixes séparées, l'une des plaques compor- tant l'ouverture de passage prolongeant le canal de coulée de la cuve de fusion et l'autre plaque étant diamlétralement opposée Du fait de cette disposition, la plus grande partie de la surface de glissement de l'anneau rotatif est constamment libre de sorte qu'il n'est qu'insuffisamment soutenu contre 2 Q l'action des forces extérieures, en particulier celles dues au système d'entraînement en rotation Par ailleurs, dans la plaque de base de l'obturateur, il est difficile d'aligner exactement les deux plaques réfractaires fixes pour former une surface d'appui commune pour l'anneau' Ces plaques ne peuvent en outre être montées et démontées que si la plaque de base directement fixée sur l'enveloppe extérieure de la cuve est séparée de celle-ci. L'invention a par conséquent pour objet de modifier un obturateur rotatif du type précité de façon à garantir un fonctionnement sans défaillance, en particulier à assurer la complète étanchéité ainsi qu'une maniabilité adaptée aux difficultés rencontrées dans la pratique. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que l'élément d'obturation fixe est également annulaire et est main- tenu dans un cadre métallique en forme d'assiette de la même façon que l'élément d'obturation rotatif, et que les deux cadres en forme d'assiettes sont centrés l'un par rapport l'autre et fixés axialement au moyen d'un dispositif à goujon et à écrou passant par l'ouverture centrale des deux anneaux et ancré sur l'un des cadres O L'élément d'obturation rotatif dispose ainsi d'une surface d'appui sûre et invariable le soutenant sur la totalité de sa surface de glissement On obtient également l'avantage supplémentaire que des lubrifiants appliqués sur la surface de glissement, par exemple par impré- gnation de goudron des éléments réfractaires, sont mieux répar- tis et restent plus longtemps actifs La fixation centrale des deux cadres en forme d'assiettes permet de les remplacer rapi- dement sur la cuve de fusion en m 8 me temps que les éléments réfractaires sous la forme d'une seule unité et même de monter et de vérifier l'unité d'obturation en dehors de la cuve. Selon une autre particularité avantageuse de l'inven- tion, le cadre en forme d'assiette de l'élément d'obturation fixe est raccordé de façon amovible à une plaque de base, fixée sur la cuve de fusion de l'obturateur Cette séparation du cadre et de la plaque de base contribue à maintenir les éléments d'obturation fonctionnels à l'abri des déformations de la paroi de la cuve ainsi que des charges thermiques exces- sives Selon l'invention, le cadre en forme d'assiette de l'élément d'obturation rotatif porte avantageusement une den- ture périphérique pour l'engrènement d'une roue dentée d'en- trainement Il est -ainsi possible de monter un système d'en- trainement agissant à volonté dans les deux sens de rotation, et ce, à un endroit quelconque de la périphérie par rapport b la position dut canal de coulées Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une douille de centrage qui, guidée sur un goujon, et pouvant se déplacer dans un perçage du cadre de l'élément d'obturation rotatif, coopère avec une rondelle du dispositif à goujon et à écrou et est appliquée par des ressorts avec précontrainte axiale contre le cadre précité En pareil cas, les ressorts viennent s'appuyer sur le cadre par ( 09639 l'intermédiaire d'une cuvette réglable et ce-cadre présente un jeu axial défini par rapport à la rondelle O Ces nouvelles dispositions selon l'invention se sont révélées avantageuses en ce qui concerne le centrage réciproque et la fixation axiale des éléments d'obturation rotatifs et fixes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion d'un mode de réalisation pris' comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en élévation dans laquelle des parties de l'élément d'obturation rotatif et de son cadre sont représentés arrachées; la figure 2 est une coupe verticale de l'obturateur monté sur la cuve de fusion dans un plan passant par l'axe de rotation et le canal de couléeo L'obturateur rotatif selon les figures 1 et 2 est monté sur une cuve de fusion (représentée que sur la figure 2), de préférence sur une cuve intermédiaire, d'une installation de coulée continue La cuve comporte de façon usuelle une enve- a O loppe en t 8 le 1 revêtue d'un garnissage réfractaire 2 Dans ce garnissage 2 et l'ouverture 6 de l'enveloppe en t 8 le t est engagée une brique perforée 3 qui comporte une douille 4; la brique perforée 3 et la douille 4 forment de façon connue canal de coulée 5 de la cuve de fusion O L'obturateur rotatif monté sur l'enveloppe' en t 8 le 1 par l'intermédiaire d'une plaque de base 10 comprend pour l'es- sentiel une partie fixe et une partie rotative La partie fixe comporte en tant qu'élément d'obturation réfractaire un anneau qui par un perçage 21 prolonge le canal de coulée 5, L'étan- chéité de ce canal est assurée au moyen d'un joint au mortier 18 placé entre la douille 4 et l'anneau 20 La partie rotative comporte comme élément d'obturation réfractaire un anneau 30 pourvu d'un grand nombre de perçages 31, en l'occurrence huit, L'anneau rotatif 30 vient s'appliquer, par l'intermédiaire de la surface de glissement 40 plane et annulaire, sur l'anneau fixe 20 et est fixé axialement et centré par rapport à ce dernier de la façon décrite en détail ci-après Les deux anneaux réfractaires 20 et 30 ont de préférence les mêmes dilensions extérieures. La plaque de base 10 de l'obturateur est centrée dans l'ouverture 6 de l'enveloppe en t 8 le 1 par un ressaut 11 et est fixée sur cette enveloppe en t 8 le au moyen de vis 12 Elle constitue la surface d'appui de la brique perforée 3 et sert de support à l'unité d'obturation; sur cette plaque de base on peut aussi avantageusement monter (de façon non représentée) le système d'entraînement ou parties de celui-ci (mécanismes). Les deux anneaux réfractaires 20 et 30 sont respective- ment maintenus dans les cadres métalliques 24, 34 Ces deux cadres sont en forme d'assiettes et comportent un fond 25, 35 sur lequel chaque anneau vient respectivement s'appliquer par sa face frontale et un bord 26, 36 qui entoure l'anneauo Chaque anneau est monté amovible dans son cadre et est guidé, au niveaude sa périphérie externe, par le bord du cadre, et, au niveau du moyen 27, -37 de son cadre, par l'ouverture centrale Les anneaux 20 et 30 en matériau réfractaire sont de préférence entourés par les bandages métalliques respectifs 22, 32 emmanchés à chaud La position angulaire de chaque anneau dans son cadre est fixée par une clavette 23, 33 qui s'engage dans le bandage métallique et dans un chemin de clavette aménagé sur la face interne de chaque bord 26, 36 Le cadre 24 de l'anneau fixe 20 est assujetti de façon amovible sur la plaque de base 10 à l'aide de quatre griffes de serrage 16, le positionnement exact entre le cadre et la plaque de base étant assuré par une saignée 14 creusée dans la plaque de base et par un téton de guidage 15 placé dans cette dernière Le cadre 34 de l'anneau rotatif 30 comporte par contre une denture périphérique 39 dans laquelle engrène une roue dentée d'entraînement 49 L'engrènement peut se faire à un endroit quelconque de la périphérie (par rapport a la position du canal de coulée) et un entraînement alterna- tivement dans les deux sens de rotation est possible Dans le 5. fond 35 est pratiquée une ouverture 38 correspondant à chaque perçage 31. En plus du perçage 21, l'anneau fixe 20 peut comporter d'autres perçages comme schématisé sur la figure 2 (lignes en traits mixtes de la coupe transversale de l'anneau à droite), des chemins de clavette supplémentaires étant alors naturelle- ment prévus pour la clavette 23- Dans le moyeu 27 est inséré un goujon 42 qui constitue l'axe de rotation de la partie rotative Dans le moyeu 37 du cadre 34 est vissée une douille filetée 44 Cette douille filetée constitue une cuvette réglable axialement servant d'appui à un groupe de ressorts 45 Une douille de centrage 46, formant le guidage radial du cadre 34 sur le goujon 42, peut être déplacée axialement par rapport au cadre et au gou- jon, mais se trouve appliquée par un collet sur la face inté- rieure du fond 35; dans cette position elle se trouve soumise à la forte précontrainte réglable du groupe de ressorts 450 Un écrou 43 est serré contre la douille 46 par l'intermédiaire d'une rondelle 47 et assuré contre toute possibilité de rota- tion sur le goujon 42 La douille 46 dépasse légèrement de la face externe du fond 35, si bien qu'il subsiste un certain jeu axial défini entre le fond et la rondelle 47 Lors du'montage- de l'obturateur, on serre l'écrou 43 avec un couple limité et prédéterminé contre la douille 46 sans surmonter la forte pré- contrainte des ressorts 45 Ce couple détermine ainsi la pres- sion s'établissant au niveau de la surface de glissement 40 entre les anneaux 20 et 30 Les ressorts 45 servent à absorber la dilatation thermique, en particulier des anneaux réfrac- taires 20 et 30, intervenant pendant le fonctionnement, la course des ressorts étant toutefois limitée au jeu axial pré- cité existant entre la rondelle 47 et le fond 35. Pour l'entretien de l'obturateur, notamment pour le contrôle et le changement des anneaux réfractaires, on peut défaire l'écrou 43 du goujon 42, puis enlever la partie rota- tive en laissant la partie fixe sur la plaque de base 10 Il est toutefois préférable d'ouvrir les griffes de serrage 16 et de changer l'ensemble de l'unité d'obturation constituée par la partie fixe et la partie rotative Il est ainsi possible de monter tranquillement à l'avance l'unité d'obturation en dehors de la cuve de fusion et d'effectuer très rapidement le changement' à l'aide des griffes de serrage 16, seul le joint au mortier 18 devant être renouvelé à chaque fois La plaque de base 10 (avec la partie entraînement) reste normalement sur la cuve de fusion Un capot de protection-50 contre le rayonne- ment thermique et les projections de métal venant par en dessous est schématisé par une ligne en trait mixte sur la figure 2. L'ouverture et la fermeture de l'obturateur lors du - fonctionnement s'effectuent de façon connue par rotation de la partie rotative, un perçage 31 venant alors se placer sous le canal de coulée pour l'ouverture et s'en écartant pour la fermeture Le mode de réalisation décrit, en particulier le guidage exact de la partie rotative sur la partie fixe ou des deux parties réfractaires 20 et 30 l'une par rapport à l'autre de l'obturateur, garantit un haut degré de sécurité contre des ruptures du bain de fusion et permet également un alignement exact des perçages 31 et 21 en position d'ouverture En coulée continue, cette particularité est extrêmement importante au niveau des cuves intermédiaires pour maintenir un débit de coulée constant Si après un long usage, un perçage 31 s'élargit par suite de l'érosion qu'il a subi, on peut, par rotation de la partie rotative, amener un nouveau perçage 31 en dessous de l'ouverture 21; le grand nombre de perçages 31 garantit une longue durée de fonctionnement sans entretien de l'obturateur. Lors du fonctionnement de l'obturateur, il peut s'avérer néces- saire de brûler par en dessous le canal de coulée 5 au moyen d'une lance 'à oxygène, les perçages -de coulée étant alors inévi- tablement endommagés A cet effet, on peut toutefois par rota- tion en sens inverse de la partie rotative, amener en dessous du canal de coulée un perçage 31 déjà "usé" pour lequel une telle détérioration n'a plus aucune importance. REVENDICATIONS 1 Obturateur rotatif pour une cuve de fusion, compor- tant un élément d'obturation réfractaire monté fixe sur la cuve de fusion dans le prolongement d'un canal de coulée et un élément d'obturation réfractaire rotatif qui est réalisé sous la forme d'un anneau, comporte un grand nombre d'ouvertures de passage et vient s'appliquer par une surface de glissement plane sur l'élément d'obturation fixe, caractérisé par le fait que l'élément d'obturation fixe( 20)est également annulaire et est maintenu dans un cadre métallique ( 24) en forme d'assiette de la même façon que l'élément d'obturation rotatif ( 30) et que les deux cadres ( 24, 34) en forme d'assiettes sont centrés l'un par rapport à l'autre et fixés axialement au moyen d'un dispositif à goujon et à écrou passant par l'ouverture centrale des deux anneaux ( 20, 30) et ancré sur l'un des cadres ( 24). 2 Obturateur rotatif selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que le cadre ( 24) en forme d'assiette de l'élément d'obturation fixe ( 20) est raccordé de façon amovible à une plaque de base ( 10), fixée sur la cuve de fusion, de l'obturateur. 3 Obturateur rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le cadre ( 34) en forme d'assiette de l'élément d'obturation ( 30) porte une denture périphérique ( 39) pour l'engrènement d'une roue dentée d'entratnement ( 49)4 4 Obturateur rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une douille de centrage ( 46) qui, guidée sur un goujon ( 42) et pouvant se déplacer dans un perçage du cadre ( 34) de l'élément d'obturation rotatif ( 30), coopère avec une rondelle ( 47) du dispositif à goujon et à écrou et est appliqué par des ressorts ( 45) avec précontrainte axiale contre le cadre précité ( 34). e Obturateur rotatif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les ressorts ( 45) prennent appui -8 sur le cadre précité ( 34) par l'intermédiaire d'une cuvette réglable et que le cadre présente un jeu axial défini par rapport à la rondelle ( 47).