Brevet FR2560085A1 — publié le 19850830

- 1 - Société dite: DIDIER-WERKE AG Invention de Udo Muschner Priorité d'une demande de brevet déposée en R.F.A. le 25 février 1984 sous le no P 34 06 941.0 Pieces d'usure réfractaires pour obturateurs à tiroir L'invention concerne des pièces d'usure réfractaires, telles que plaques et manchons pour obturateurs à tiroir présentant des orifices d'écoulement pour une masse en fusion liquide, notamment pour récipients contenant de l'acier en fusion. Sur les obturateurs à tiroir de poches de capacité relativement élevée contenant de l'acier en fusion chauffé à haute température et donc très liquide, les pièces d'usure ne cessent de causer des problèmes: ces pièces, notamment la plaque de tiroir, atteignent un état d'usure nécessitant leur remplacement au bout d'un temps d'exploitation relativement court. L'acier s'infiltre dans les pores des surfaces des pièces exposées à l'usure, ainsi que dans les interstices entre les surfaces finement rodées de travail ou de glissement de la plaque de fond et de la plaque de tiroir serrées l'une contre l'autre, ce qui accélère considérablement la détérioration du matériau réfractaire. Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé d'imprégner des pièces d'usure réfractaires de goudron, ce qui permettait de boucher les pores ouverts par des hydrocarbures qui servaient simultanément de lubrifiant entre les surfaces de travail de la plaque de tiroir et de la plaque de fond. Cette proposition est efficace, du moins tant que les hydrocarbures sont là. En effet, ceux-ci se liquéfient rapidement en cours d'exploitation, de sorte que le processus d'infiltration destructeur décrit plus haut entre à nouveau en action. La présente invention a pour objectif d'empêcher par des moyens simples et pendant une période assez longue les infiltrations d'acier liquide, afin d'améliorer la longévité des pièces d'usure. Cet objectif est atteint parl'invention en ce que les pièces d'usure - 2 renferment un dépôt fermé, équipé d'une fermeture de chargement et orienté vers les surfaces exposées à l'usure, pour une substance d'imprégnation empâtant les pores du matériau réfractaire. Ce dépôt, de construction simple, fournit aux pièces d'usure un réservoir permettant en cours d'exploitation de remplacer les hydrocarbures liquéfiés du réseau de pores par action capillaire, laquelle amène un flux constant de substance d'imprégnation dans les espaces libres qui apparaissent au niveau des pores. Ceci permet d'empêcher l'imprégnation du matériau réfractaire par de l'acier en fusion, même si ce dernier est chauffé à haute température, et par suite d'empêcher toute infiltration perturbatrice, et ce sur une période d'exploitation satisfaisante pour la pratique. Dans la plupart des cas, les conditions d'exploitation permettront que, parmi les pièces d'usure réfractaires d'un obturateur à tiroir, certaines d'entre elles, et de préférence la plaque detiroir, présentent un dépôt orienté vers la surface de travail ou de glissementetvers aproid l'orifice d'écoulement, avec une fermeture de chargement prévue sur sa circonférence; ce dépôt sera alors opportunément disposé dans la partie plus longue de la surface de travail par rapport à l'orifice d'écoulement. Cette configuration protège le bord d'étranglement de la plaque de tiroir, lequel est particulièrement intensivement exposé à l'action de l'acier en fusion, et crée ainsi une compensation par rapport à l'usure des autres parties exposées des pièces d'usure. En outre, les hydrocarbures sortant des pores entre les surfaces de travail rodées de la plaque de fond et de la plaque de tiroir empêchent dans une large mesure la pénétration d'acier en fusion entre les plaques, tout en assurant un effet lubrifiant qui évite les détériora- tions dues au frottement. Si nécessaire, on peut également prévoir un dépôt similaire sur la plaque de fond, ce dépôt étant alors avantageusement installé dans un manchon et configuré autour de l'orifice d'écoulement du manchon, avec une fermeture de chargement sur la face frontale libre du manchon. De cette manière, on agit efficacement contre l'action infiltrante et érosive de la coulée d'acier sur la paroi de l'orifice d'écoulement, grâce à la présence permanente d'hydrocarbures, et on augmente ainsi -3- notablement la longévité du manchon. En ce qui concerne l'équipement détaillé du dépôt, l'invention propose d'employer comme fermeture de chargement une fermeture à bouchon permettant le chargement de corps d'imprégnation solubles à la chaleur. Ces corps peuvent être par exemple formés de poix solide à la température normale; il peut également s'agir d'hydrocarbures liquides (goudron par exemple) emballés, les emballages étant constitués de matériaux facilement combustibles tels que du papier, des matières plastiques ou autres matériaux similaires, qui se seront consumés bien avant que les pièces d'usure aient atteint la température d'exploitation. Les hydrocarbures, qu'il s'agisse d'hydrocarbures solides ou d'hydrocarbures liquides emballés, pourront facilement être mélangés d'un matériau réfractaire, fibres céramiques ou grains réfractaires très poreux, afin d'abaisser la concentration en hydrocarbures de la substance d'imprégnation, ou encore de la régler à une valeur donnée. Avant sa mise en place dans l'obturateur à tiroir, la pièce d'usure est chargée du corps d'imprégnation; si l'on a prévu une quantité d'hydrocarbures correspondant à la longévité de la pièce d'usure, on peut alors sceller la fermeture à bouchon au moyen de ciment ou de mortier. Une autre possibilité consiste à doter la fermeture à bouchon d'un dispositif d'assemblage facilement démontable, filetage par exemple, afin de permettre un rechargement ultérieur. Lorsque les conditions d'exploitation de l'obturateur à tiroir autorisent des longévités importantes des pièces d'usure, l'invention prévoit un dépôt dont la fermeture de chargement consiste en un clapet antiretour, pour charger de préférence une substance d'imprégnation liquide ou huileuse, voire même gazeuse. Le clapet antiretour peut être alors une sorte de graisseur par lequel on peut charger le dépôt au fur et à mesure des besoins, à l'aide d'un pistolet à main. Mais on peut aussi raccorder au clapet antiretour une conduite amnart la substance d'imprégnation. Dans les deux cas, le dépôt, qui peut opportunément contenir une charge en matériau très poreux, fibres céramiques de préférence, peut être mis sous une pression soutenant de manière optimale l'effet capillaire. -4 - La description qui suit explicite l'invention à l'aide de plusieurs exemples de réalisation présentés schématiquement sur le dessin annexé. Ce dessin montre: Sur la figure 1 une vue en coupe longitudinale des pièces d'usure réfractaires d'un obturateur à tiroir linéaire en position ouverte, sur la figure 2 une vue de dessus de la plaque de tiroir selon l'axe A-A de la figure 1, avec les pièces correspondantes, sur la figure 3 une pièce de la figure 1, vue selon la flèche C, sur la figure 4 une vue de dessus et partiellement éclatée de la surface de travail d'une plaque de tiroir, sur la figure 5 une vue de côté correspondant à la figure 4, sur la figure 6 une vue de dessus de la surface inférieure opposée à la surface de travail d'une plaque de tiroir, et sur la figure 7 une vue en coupe selon l'axe B-B de la figure 6. Dans le dessin, la référence 1 désigne la brique perforée d'une poche de coulée, à laquelle sont jointes les pièces d'usure réfractaires d'un obturateur à tiroir dont les autres parties ne sont pas représen- tées, à savoir un manchon d'introduction 2, une plaque de fond 3, une plaque de tiroir 4 et un manchon d'évacuation 5. Les pièces d'usure 2 à 5 sont toutes pourvues d'orifices d'écoulement (2a à 5a). En outre, les deux plaques 3 et 4 comportent des surfaces de travail ou selon le cas de glissement 3b et 4b serrées l'une contre l'autre. Le manchon d'introduction 2 et la plaque de fond 3 sont fixes, tandis que la plaque de tiroir 4 et le manchon d'évacuation 5 sont montés sur un bâti mobile commun permettant l'ouverture et la fermeture de l'obtura- teur à tiroir. Comme le montre en particulier la figure 2, la plaque de tiroir 4 est pourvue dans sa partie plus longue, à proximité de l'orifice d'écoulement 4a et en dessous de la surface de travail 4b, d'un dépôt 6 réalisé sous la forme d'un perçage transversal et qui peut être chargé d'un corps d'imprégnation 7 sous forme de cartouche et fermé par un bouchon 8. Le manchon d'évacuation 5 est lui aussi doté d'un dépôt 9. Ce dépôt a la forme d'une chambre annulaire s'étendant autour de l'orifice d'écoulement 5a, qui peut être fermée sur sa face frontale par un bouchon annulaire 10, et qui reçoit un corps d'imprégnation -5- annulaire 11. Les deux dépôts 6 et 9 et les corps d'imprégnation 7 et 11 constitués par exemple de poix solide à la température ambiante qu'ils renferment, provoquent le phénomène suivant: lorsque les pièces d'usure deviennent chaudes, les hydrocarbures alors liquéfiés, par un effet capillaire, migrent vers l'extérieur à travers le réseau creux formé par les pores du matériau de la pièce d'usure considérée. Pour la plaque de tiroir 4, ceci s'effectue principalement au niveau de la surface du bord d'étranglement 12 formé par la surface de travail 4b et la paroi de l'orifice d'écoulement 4a, et pour le manchon d'éva- cuation dans la paroi de l'orifice d'écoulement 5a. A ces endroits, les hydrocarbures qui se liquéfient au cours de l'exploitation sont aussitôt remplacés par des hydrocarbures affluant constamment du dépôt 6 ou 9, de sorte que l'acier liquide, éventuellement chauffé à haute température, est maintenu à distance des pores ouverts du matériau de la pièce d'usure, et donc que l'usure due à l'infiltration d'acier est dans une large mesure empêchée. En outre, les hydrocarbures sortant de la surface de travail 4b réduisent considérablement le frottement entre les deux plaques 3 et 4 de l'obturateur. Dans l'exemple de réalisation présenté aux figures 4 et 5, on emploie à la place des corps d'imprégnation des substances d'imprégna- tion liquides ou graisseuses. A cet effet, la plaque de tiroir 13 est équipée, en dessous de la zone longue (vue de l'orifice d'écoule- ment 13a) de la surface de travail 13b, d'un dépôt 14 comprenant un cylindre réfractaire poreux 15 installé dans un perçage latéral et un manchon d'embout 17 doté d'une fermeture de chargement 16. Par la fermeture de chargement 16 réalisée sous la forme d'un graisseur, on peut charger (et recharger) le dépôt 14, à l'aide par exemple d'un pisblet à min. Sur la plaque de tiroir 18 présentée aux figures 6 et 7, le dépôt 19 est constitué d'une cavité, formée par exemple lors du pressage ou du moulage de la plaque 18, s'étendant en coude autour de l'orifice d'écoulement 18a et qui est fermée sur son côté ouvert opposé à la surface de glissement 18b par un couvercle (20) scellé au moyen d'un mortier réfractaire. Le dépôt est doté d'une fermeture de chargement 21 à laquelle est raccordée une conduite 6 - d'alimentation 22, et peut ainsi être alimenté à tout moment en hydrocarbures liquides ou gazeux, goudron ou méthane par exemple. Les caractéristiques revendiquées par l'invention, explicitées ci-dessus sur l'exemple de pièces d'usure pour obturateurs à tiroir linéaire, s'appliquent également, avec les adaptations nécessaires, aux pièces d'usure d'obturateurs à tiroir rotatif ou autre. -7 - Revendications 1. Pièces d'usure réfractaires, telles que plaques et manchons pour obturateurs à tiroir présentant des orifices d'écoulement pour une masse en fusion liquide, notamment pour récipients contenant de l'acier en fusion, caractérisées en ce que les pièces d'usure (2, 3, 4, 5) renferment un dépôt (6, 9, 14, 19) fermé, équipé d'une ferme- ture de chargement (8, 10, 16, 21) et orienté vers les surfaces exposées à l'usure, pour une substance d'imprégnation empâtant les pores du matériau réfractaire. 2. Pièce d'usure selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins la plaque de tiroir (4, 13, 18) présente un dépôt (6, 14, 19) orienté vers la surface de travail (4b, 13b, 18b) et vers la paroi de l'orifice d'écoulement (4a, 13a, 18a), avec une fermeture de chargement (8, 16, 21) prévue sur sa circonférence. 3. Pièce d'usure selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dépôt (6, 14, 19) est disposé dans la partie plus longue de la surface de travail (4b, 13b, 18b) par rapport à l'orifice d'écoulement (4a, 13a, 18a). 4. Pièce d'usure sous forme d'un manchon et selon la revendication 1, caractérisé par un dépôt (9) configuré autour de l'orifice d'écoulement (Sa) du manchon (5), avec une fermeture de chargement (10) sur la face frontale libre du manchon. 5. Pièces d'usure selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, caractérisées en ce que le dépôt (6, 9) présente une fermeture à bouchon (8, 10) permettant le chargement de corps d'imprégnation (7, 11) solubles à la chaleur. 6. Pièces d'usure selon la revendication 5, caractérisées en ce que le corps d'imprégnation (7, 11) contient des fibres ou des grains réfractaires très poreux. 7. Pièce d'usure selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, caractérisée en ce que le dépôt (14, 19) est doté, pour charger une substance d'imprégnation huileuse, liquide ou gazeuse, d'une fermeture (16, 21) sous la forme de clapet antiretour. 8. Pièce d'usure selon la revendication 7, caractérisée en ce que -8 - la fermeture de chargement (16) est réalisée sous la forme d'un grais- seur. 9. Pièce d'usure selon la revendication 7, caractérisée en ce que Je dépôt (14) contient une charge (15) en matériau réfractaire très poreux.