Brevet FR2569591A1 — publié le 19860307

PLAQUE REFRACTAIRE POUR OBTURATEUR5COULISSANTSDE RECIPIENTS METALLURGIQUES. ______________________________________ L'invention se rapporte à une plaque réfractaire comportant au moins un orifice d'écoulement pour obturateurs coulissants de récipients métallurgiques, en particulier à une plaque mobile qui, montée dans un cadre déplaçable, est divisée en plusieurs parties par au moins une fente de sépa- ration traversant l'ouverture d'écoulement et est maintenue assemblée par un entourage au moins au niveau de sa surface périphérique. Des plaques coulissantes tournantes de ce type sont connues par la demande de brevet DE-OS 29 24 467. Elles comportent une fente de séparation passant à travers deux orifices d'écoulement de la plaque et divisant celle-ci en moitiés égales pour faciliter le changement des garnitures de coulée placées dans les orifices et permettre d'adapter leurs matériaux aux conditions de coulée se présentant à chaque fois. Les deux moitiés de la plaque sont réunies dans une enveloppe en tôle ou un entourage métallique. La présente invention utilise aussi des fentes passant à travers l'orifice d'écoulement des plaques réfrac- taires d'obturateurs coulissants et une enveloppe en t1le pour maintenir assemblés les segments séparés par les joints,mais ce,tout d'abord,dans le but de prévenir les fissures de rupture qui se produisent autour de l'orifice d'écoulement de façon caractéristique pour chaque plaque différente dès que le matériau est soumis à des contraintes thermiques. Par conséquent, l'invention propose d'aménager les fentes de séparation aux endroits de formation privi- légiés des fissures autour de l'orifice d'écoulement et de les réaliser sous forme de joints de dilatation divisant la plaque en segments-et contenant un matériau d'étanchéité réfractaire compressible. Une telle structure des plaques dans laquelle les joints de dilatation sont judicieusement placés aux points de formation des fissures de rupture norma- lement caractéristiques d'un type de plaque donné permet d'absorber toutes les variations de volume du matériau dues aux contraintes thermiques. La plaque est pour ainsi dire immunisée contre les fissures de rupture, c'est-à-dire que son remplacement par suite d'une trop grande formation de fissures n'est désormais plus nécessaire. Par ailleurs, les segments engendrés entre les joints de dilatation sont réalisés en un matériau réfractaire qui est le mieux adapté aux sollicitations qu'ils doivent généralement affronter selon la position qu'ils occupent à l'intérieur de la géométrie de la plaque. Par exemple, la surface d'obturation associée à l'orifice d'écoulement peut être comprise entre deux joints de manière que le segment comportant cette surface d'obturation soit réalisé particu- lièrement plus résistant à l'usure que les autres segments. Généralement, par le choix du matériau desdifférents segments, on peut uniformiser l'usure de l'ensemble de la plaque et éviter d'avoir à la remplacer en raison d'une usure préma- turée, ce qui à son tour contribue à rendre plus économique l'exploitation de la plaque. Cela s'applique en particulier aux plaques d'assez grande dimension qui peuvent, en outre, être fabriquées plus simplement. Selon une autre particularité de l'invention, de l'orifice d'écoulement partent quatre joints de dilatation qui forment au moins deux segments énantiomorphes. Cela simplifie la fabrication des segments et il en résulte, de surcrolt,un serrage régulier de ceux-ci à partir de la péri- phérie de la plaque attendu que les pointes de pression se produisant lors du serrage sont équilibrées par un léger déplacement plan des segments les uns par rapport aux autres. -La fabrication des segments est encore simplifiée en réali- sant l'orifice d'écoulement rectangulaire et en disposant les joints de dilatation dans le prolongement des diagonales de cet orifice d'écoulement rectangulaire. De cette façon, les segments présentent des surfaces planes et rectilignes faciles à fabriquer. Par ailleurs, la coulée du bain de fusion est meilleure dans le cas d'un orifice d'écoulement rectangulaire. Pour le matériau d'étanchéité réfractaire compres- sible utilisé dans les joints de dilatation, l'invention prévoit des fibres céramiques ou un mélange de fibres. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description, de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en plan de la surface de glissement d'une plaque mobile connue déplaçable linéairement avec tracésdu profil des fissures et du profil d'usure se formant au cours du fonctionnement; la figure 2 représente dans une vue analogue à la figure 1, une plaque mobile tournante connue, également avec tracés du profil des fissures et du profil d'usure; la figure 3 est une vue en plan de la surface de glissement d'une nouvelle plaque mobile à déplacement linéaire; la figure 4 est une coupe suivant:A-A de la figure 3; la figure 5 est une vue en plan de la surface de glissement d'une nouvelle plaque mobile tournante; la figure 6 est une coupe suivant B-B de la figure 5; et les figures 7 à 9 représentent d'autres variantes de nouvelles plaques mobiles à déplacement linéaire repré- sentées de façon analogue à la figure 3. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une plaque mobile usée qui, en tant que pièce d'usure réfractaire, est fixée au mortier de façon usuelle dans un cadre dépla- çable d'un obturateur coulissant linéaire et sur la surface de glissement 2 de laquelle on peut reconnaître des fentes de rupture 5 ainsi que de plus petites fissures 6 engendrées par suite des variations de volume thermiques du matériau, les premières s'étendant dans toute l'épaisseur de la plaque jusqu'à la périphérie 4 de celle-ci en rayopnant autour de la zone de l'orifice d'écoulement 3. La plaque présente de surcroîtJ une languette d'usure 7 qui est formée au fur et à mesure du fonctionnement par les matières en fusion qui, au niveau de l'orifice d'écoulement 3, s'infiltrent puis s'incrustent en durcissant entre la surface de glissement 2 et la surface opposée, non représentée, de la plaque de fond fixe et usent la surface de glissement- 21lorsque la plaque mobile 1 se déplace en direction de la position de fermeture. Par ailleurs, sous l'effet de la déviation du jet de coulée en position étranglée de la plaque mobile, il se produit une abrasion de l'arête de l'orifice d'écoulement 3 dans la zone de la languette d'usure 7. Des phénomènes d'usure semblables se manifestent sur la plaque tournante 8 de la figure 2 dont la surface de glissement 9 présente des petites fissures 14 et des fentes de rupture 13 qui partent des orifices d'écoulement 10, 11, pouvant être placés sélectivement sous la busette de coulée du récipient et s'étendent jusqu'à la périphérie 12 de la plaque,ainsi que des languettes d'usure 15, 16 s'éten- dant à partir des orifices 10, 11, en position de fermeture. Les fentes de rupture naturelles 5, 13, traversant l'épaisseur de la plaque, des deux types de plaques 1, 8, constituent un dessin modèle pour le traçage de joints de dilatation 17 exactement définis qui, prévus sur les plaques selon les figures 3, 4 et 5, 6, sont remplis de fibres réfractaires, de préférence de 0,5 mm d'épaisseur, et, au niveau des points de rupture des plaques, absorbent les variations de volume du matériau de celles-ci se produisant pendant le fonctionnement sous l'effet des contraintes thermiques. Par conséquent, dans la plaque mobile coulis- sante 18 selon les figures 3, 4, qui correspond géométri- quement à la plaque 1 de la figure 1, on a pratiqué des joints de dilatation 17 qui s'étendent depuis l'orifice d'écoulement 19 jusqu'à la périphérie 20 de la plaque et dont la forme et la position rappellent les fentes de rupture 5 effectivement existantes. On obtient ainsi quatre segments 18a, b, c, d, qui sont maintenus assemblés par un organe de serrage, de préférence une bague 21, entourant la périphérie 20 de la plaque, et dont le segment 18a, formant la zone de la languette d'usure 7, peut être réalisé en un matériau réfractaire particulièrement résistant. C'est en général à partir de ses faces frontales que la bague de serrage 21 exerce ses plus grandes forces sur les segments 18a, b, suivant les flèches 22, mais ces forces sont équili- brées par un déplacement correspondant dans le sens des flèches 23 des segments latéraux 18c, d, réalisés énantio- morphes, de telle sorte que la plaque 18 ne subit pas l'in- fluence de forces de serrage différentes qui seraient préju- diciables au cours du fonctionnement. Il en est de même de la plaque tournante 24 selon les figures 5 et 6 qui comporte les joints de dilatation 17 allant des orifices d'écoulement 25, 26 à la périphérie27 et un autre joint de dilatation 17a reliant les deux orifices d'écoulement 25, 26. Les joints 17, 17a forment ici aussi quatre segments 24a, b, c, d, réunis par une bague de serrage 28. Conformément au profil de la languette d'usure selon la figure 2, ce sont les segments 24c, d, qui subissent les plus fortes contraintes et qui peuvent donc être réalisés en un matériau plus résistant que les autres segments. En particulier pour des plaques d'assez grande dimension, on peut prévoir d'autres joints de dilatation 17, comme par exemple ceux schématisés par une ligne en traits mixtes. Dans les plaques mobiles linéaires 29 et 30 selon les figures 7 et 8, on utilise des orifices d'écoule- ment carrés 31, 32, dont les surfaces de limitation peuvent être facilement réalisées par des techniques de fabrication simples au niveau des segments définis par les joints de dilatation 17 et qui, en plus, provoquent une stabilisation du jet de coulée. Par ailleurs, dans la plaque 29, grace à configuration cunéiforme effilée du segment 29a le plus soumis à l'usure, on obtient un serrage exceptionnellement régulier des segments dans la bague 33. A la différence de la plaque 29, la plaque 30 a l'orifice d'écoulement carré 32 situé en son milieu avec jointsde dilatation 17 placésen diagonale par rapport au carré, les segments 30a, b, étant ceux les segments maintenus dans la bague de serrage, qui sont pareillement soumis à la plus forte usure,attendu que le déplacement de la plaque mobile pour la fermeture de l'obtu- rateur peut s'effectuer longitudinalement dans les deux sens. Si tous les segments de la plaque 30 ont la même forme, la plaque peut aussi servir au déplacement transversal en plus du déplacement longitudinal. A la place des deux surfaces de fermeture de la plaque 30 selon la figure 8, dans la plaque mobile linéaire selon la figure 9, on prévoit à nouveau deux orifices d'écoulement ronds 36 et 37 comportant respectivement quatre joints de dilatation 17 disposés en forme de rayon et divisant la plaque 35 en sept segments entourés par la bague de serrage 38. Parmi ceux-ci, le segment 35a, qui est associé en tant que surface de fermeture aux deux orifices d'écoulement 36, 37, est celui qui supporte la majeure partie de l'usure et qui est par concéquent le plus important en ce qui concerne le choix du matériau. Les dispositions des joints de dilatation autour des orifices d'écoulement représentées dans les exemples de réalisation peuvent pratiquement être utilisées pour des plaques de tout genre et de toute configuration. Ainsi aussi pour les plaques en forme de rognonsou elliptiques généralement utilisées dans les obturateurs pivotants. REVENDICATIONS 1. Plaque réfractaire comportant au moins un orifice d'écoulement pour obturateurscoulissantsde récipients métallurgiques, en particulier plaque mobile qui, montée dans un cadre déplaçable, est divisée en plusieurs parties par au moins une fente de séparation traversant l'orifice d'écoulement et est maintenue assemblée par un entourage au moins au niveau de sa surface périphérique, caractérisée par le fait que les fentes sont placées aux endroits de formation privilégiés des fissures autour de l'orifice d'écoulement (19, 25, 26, 31, 32, 36, 37) et sont réalisées sous la forme de joints de dilatation (17, 17a) divisant la plaque (18, 24, 29, 30, 35) en segments et contenant un matériau d'étan- chéité réfractaire compressible. 2. Plaque mobile selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que la surface d'obturation associée à l'orifice d'écoulement (19, 25, 26, 31, 32, 36, 37) est comprise entre deux joints de dilatation (17, 17a). 3. Plaque mobile selon les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que de l'orifice d'écoulement (19, 25, 26, 31, 32, 36, 37) partent quatre joints de dilatation (17) qui forment au moins deux segments de plaque énantio- morphes (18c, d et 30a, b). 4. Plaque mobile selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'orifice d'écoulement (31, 32) a une forme rectangulaire et que les joints de dilatation (17) partent des coins du rectangle. 5. Plaque mobile selon la revendication 4, carac- térisée par le fait que les joints de dilatation (17) sont disposés dans le prolongement des diagonales de l'orifice d'écoulement rectangulaire (32). 6. Plaque mobile selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée par le fait que comme matériau d'étanchéité réfractaire compressible pour les joints de dilatation (17, 17a) on utilise des fibres céra- miques ou des mélanges de fibres.