Brevet FR2566303A1 — publié le 19851227

- 1 - 1 Paire de plaques réfractaires pour obturateurs à tiroir pivotants ou rotatifs L'invention concerne une paire de plaques réfractaires pour obtu- rateurs à tiroir pivotants ou rotatifs, notamment pour récipients pour la coulée d'acier en fusion, constituée d'une plaque de fond fixe avec un orifice d'écoulement placé en-dessous de la busette de coulie du récipient, et d'une plaque de tiroir mobile avec deux orifices d'écoulement qui peuvent être sélectivement placés sous l'orifice de la plaque de fond et qui, en position de fermeture, sont situés symé- triquement à l'orifice de la plaque de fond sur un arc de pivotement commun. Une telle maire de plaques est par exemple employée-sur l'obtura- teur de la buse-te de coulée de poches de coulée selon le brevet DE 28 171, o 1 on peut faire pivoter au choix par un côté ou par l'autre les orLfices d'écoulement de la plaque de tiroir sous l'orifi- ce de coulée du récipient, ou encore sous l'orifice de coulée de la plaque de fond. Ceci signifie qu'il se produit 'une usure fortement prématurée de la plaque de fond par rapport à la plaque de tiroir, at- tendu que la plaque de tiroir dispose de deux orifices d'écoulement pour mener à bien les opérations de fermeture ou d'étranglement à ac- complir, tandis que la plaque de fond n'en possède qu'un. En consé- quence, la plaque de fond doit être changée beaucoup plus souvent que la plaque de tiroir, ce qui constitue un inconvénient au vu d'une exploitation continue. On connaît en outre du brevet DE 24 04 425 un tiroir rotatif muni d'une plaque médiane affectée à la plaque de fond fixe; cette plaque médiane présente plusieurs orifices d'écoulement qui peuvent être amenés sous l'orifice de coulée du récipient indépendamment du processus d'ouverture et de fermeture de la plaque de tiroir, et elle permet de disposer d'une plaque de fond dotée d'orifices d'écoulement interchangeables en cas d'usure. Pour déplacer la plaque médiane, on emploie un mécanisme d'entraînement coûteux, qui n'est pas toujours à la hauteur des conditions d'exploitation. - 2 - 1 La présente invention a pour objectif d'améliorer la durée d'uti- lisation de la plaque de fond en formant pour la paire de plaques une constellation d'orifices d'écoulement assurant une géométrie de pla- ques optimale et un mode d'exploitation avantageux. Cet objectif est atteint par l'invention en ce que la plaque de fond présente sur la ligne médiane repérant la position de fermeture un deuxième orifice d'écoulement de réserve situé à l'intérieur de l'arc de pivotement. Lorsqu'un orifice d'écoulement est usé, ceci per- met d'amener facilement le deuxième orifice d'écoulement en position d'utilisation, notamment lorsque la plaque de fond est maintenue exempte de mortier: il suffit d'imprimer à la plaque une rotation de dans son propre plan; on peut ainsi en général se contenter de changer la plaque de fond en même temps que la plaque de tiroir. En outre, la disposition selon l'invention d'un orifice d'écoulement de réserve dans la plaque de fond apporte pour la paire de plaques une constellation d'orifices d'écoulement particulièrement favorable, se- lon laquelle la la plaque de fond et la plaque de tiroir ont à dessein une forme circonférentielle elliptique, avec des petits diamètres qui coïncident en position de fermeture de l'obturateur. Avec une telle géométrie externe, la paire de plaques peut, pour une fiabilité donnée en matière d'étanchéification des surfaces de glissement, être réalisée avec des surfaces de glissement de taille comparativement réduite, d'o une économie non négligeable en matériau réfractaire. Plus en détail, la paire de plaques est de préférence configurée de telle sorte que les grands arcs de cercle des plaques elliptiques présentent un rayon ayant pour origine l'axe de pivotement de l'obtu- rateur, et que les grands arcs de cercle de la plaque de fond et de la plaque de tiroir, situés à l'extérieur par rapport à l'axe de pivo- tement, sont coïncidents. Au total, ce mode de réalisation de la pai- re de plaques s'avère particulièrement simple, et particulièrement adéquat pour des obturateurs pivotants. Mais il peut également s'avé- rer opportun pour des obturateurs rotatifs, notamment ceux dotés de plusieurs secteurs de plaques. Selon une nouvelle caractéristique de l'invention, la paire de plaques est utilisée pour mettre en oeuvre un procédé d'exploitation -3- 1 qui consiste en ce que l'un des orifices d'écoulement de la plaque de tiroir sert d'orifice de coulée et l'autre d'orifice d'admission, pla- cé sous l'orifice d'écoulement -coaxial à la busette de coulée du ré- cipient- de la plaque de fond, et qu'à l'inverse, après rotation à 180 des deux plaques dans le plan de coulissement, l'orifice de la plaque de tiroir servant précédemment d'orifice d'admission est em- ployé comme orifice de coulée, et l'orifice servant précédemment à la coulée est employé comme orifice d'admission. On obtient ainsi une utilisation uniforme (et donc une usure uniforme) de la paire de pla- ques. On peut, sans difficultés et en fonction des besoins, introduire dans l'orifice d'admission, et par suite dans l'orifice de coulée du récipient métallurgique, des gaz ou autres substances, afin de brûler du métal solidifié par exemple, ou encore pour le traitement métallurgique du métal en fusion. La description qui suit présente plus en détail l'invention à l'aide du dessin annexé. Ce dessin montre: à la figure 1 la vue en coupe d'une paire de plaques neuves en po- sition de fermeture, à la figure 2 une vue de dessus de la plaque de fond, à la figure 3 une vue en coupe partielle de la plaque de fond en position d'étranglement, avec le profil d'usure, à la figure 4 une paire de plaques en position d'ouverture, en vue de dessus comme à la figure 2, à la figure 5 une plaque de fond usée, en vue de dessus comme à la figure 4, à la figure 6 une plaque de tiroir usée, également en vue de des- sus sur la surface de glissement. Dans le dessin, la référence 1 désigne le manchon d'entrée réfrac- taire d'un obturateur pivotant non représenté en détail, lequel man- chon est monté dans l'habillage réfractaire d'un récipient métallurgi- que; cet obturateur comporte comme autres pièces d'usure réfractaires remplaçables une plaque de fond fixe 2, une plaque de tiroir pivotante 3, et des manchons de sortie 4. La plaque de fond 2, qui se raccorde au manchon d'entrée 1, présentent deux orifices d'écoulement 2a, 2b situés sur l'axe médian 5 de la plage de déplacement ou encore de -4- 1 pivotement de la plaque de tiroir 3, lequel axe repère la position de fermeture; l'un de ces orifices 2a, 2b peut être raccordé à l'orifice d'écoulement la du manchon d'entrée 1, puis, lorsque cet orifice 2a ou 2b est usé, on peut raccorder l'autre, en faisant pivo- ter la plaque de fond à 180 dans le sens de la flèche 6 (voir la fi- gure 5). La surface de glissement 3c de la plaque de tiroir 3 (laquel- le présente également deux orifices d'écoulement 3a et 3b) est pres- sée, hermétiquement mais avec possibilité de coulissement, contre la surface de glissement 2c de la plaque de fond 2. Les deux orifices d'écoulement 3a et 3b sont situés symétriquement de chaque côté de l'axe médian 5 sur l'arc de pivotement 7, lequel s'étend autour du point de pivotement 8 de l'obturateur, en passant par les axes co- axiaux des orifices d'écoulement la et 2a, respectivement du manchon d'entrée 1 et de la plaque de fond 2. En pratique, la disposition des orifices d'écoulement 2a, 2b de la plaque de fond sur l'axe médian 5, perpendiculairement à l'arc de pivotement 7 ou encore aux orifices d'écoulement 3a, 3b de la plaque de tiroir 3, fournit une constellation d'orifices d'écoulement, pour laquelle il convient de donner à la plaque de fond 2 et à la plaque de tiroir 3 une forme circonférentielle elliptique, d'autant que, comme on peut le voir aux figures 5 et 6, l'usure apparaissant aux orifices d'écoulement des plaques sous la forme de languettes d'usure 9, 10 se développe elle-aussi sous une forme elliptique. Les figures 5 et 6 présentent respectivement une plaque de fond 2 usée aux deux orifices d'écoulement après rotation de 1800 dans le plan de pivotement, et une plaque de tiroir 3 similairement usée. On sait que l'usure en forme de languettes 9, 10 sur les orifices d'écoulement 2a, 2b et 3a, 3b, respectivement de la plaque de fond 2 et de la plaque de tiroir 3, se forme d'une part suite à la déviation du jet de coulée lorsque l'obturateur à tiroir est en position d'étranglement, et. d'autre part par infiltration de métal en fusion entre les surfaces de glissement 2c et 3c de la paire de plaques 2, 3, principalement dans les zones des bords d'étranglement. La solidi- fication de métal en fusion (acier notamment) infiltré entraîne, lors du déplacement de la plaque de tiroir 3 par-rapport à la plaque de -5- 1 fond fixe 2, la dégradation des deux plaques, avec formation de languettes d'usure 9 et 10 de forme caractéristique. L'usure des plaques 2 et 3 présentée aux figures 5 et 6 s'obtient alors que le dispositif de déplacement servant à ouvrir et fermer l'obturateur agit avec l'orifice 3a de la plaque de tiroir sur l'un (11) des côtés de l'axe médian 5 de la plage de déplacement (cf. fi- gure 2); après avoir commuté le dispositif de déplacement sur l'autre côté de l'axe de médian, en faisant maintenant appel à l'orifice 3b de la plaque de tiroir, on peut donc obtenir une usure des plaques symétrique à celle présentée. En théorie, on peut donc, en faisant pi- voter les plaques 2 et 3 à 180 dans le plan de pivotement, et avec la commutation susmensionnée du dispositif de déplacement, utiliser deux bords d'étranglement sur chaque orifice d'écoulement 2a, 2b et 3a, 3b. En pratique toutefois, il convient de ne laisser agir le disposi- tif de déplacement que sur l'un des côtés de l'axe médian 5, en uti- lisant alors l'un des orifices d'écoulement de la plaque de tiroir 3 comme orifice de coulée, et l'autre comme orifice de brûlage; ceci signifie que -lorsque, suite à une solidification et bien que l'obtu- rateur soit ouvert, le jet de métal en fusion ne s'écoule pas- l'ori- fice de brûlage (équipé par exemple d'une lance à oxygène) est placé sous les orifices coaxiaux la, 2a du manchon d'entrée 1 et de la pla- que de fond 2, afin de libérer l'écoulement en brûlant ces orifices. En outre, l'orifice d'écoulement permet d'introduire dans le récipient des gaz ou autres substances destinés au traitement métallurgique du métal en fusion. Lorsque l'invention est appliquée à des obturateurs à tiroir à trois plaques, on adjoint à la paire de plaques selon l'invention une plaque de fond supplémentaire, comme plaque inférieure fixe. - 6 - 1 REVENDICATIONS 1. Paire de plaques réfractaires pour obturateurs à tiroir pivo- tants ou rotatifs, notamment pour récipients pour la coulée d'acier en fusion, constituée d'une plaque de fond fixe avec un orifice d'é- coulement placé en-dessous de la busette de coulée du récipient, et d'une plaque de tiroir mobile avec deux orifices d'écoulement qui peu- vent être sélectivement placés sous l'orifice de la plaque de fond et qui, en position de fermeture, sont situés symétriquement à l'orifice de la plaque de fond sur un arc de pivotement commun, caractérisée en ce que la plaque de fond (2) présente sur la ligne médiane (5) repérant la position de fermeture un orifice d'écoulement (2b) de ré- serve situé à l'intérieur de l'arc de pivotement (7). 2. Paire de plaques selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de fond (2) et la plaque de tiroir (3) ont une forme circonférentielle elliptique, avec des petits diamètres qui coinci- dent en position de fermeture. 3. Paire de plaques selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les grands arcs de cercle des plaques elliptiques (2, 3) présentent un rayon ayant pour origine l'axe de pivotement (8) de l'obturateur. 4. Paire de plaques selon la revendication 3, caractérisée en ce que les grands arcs de cercle de la plaque de fond (2) et de la plaque de tiroir (3), situés à l'extérieur par rapport à l'axe de pivotement (8), sont coïncidents. 5. Procédé d'exploitation d'une paire de plaques selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'un des orifi- ces d'écoulement (3a, 3b) de la plaque de tiroir (3) sert d'orifice de coulée et l'autre d'orifice d'admission, placé sous l'orifice d'é- coulement -coaxial à la busette de coulée (la) du récipient- de la plaque de fond (2), et qu'à l'inverse, après rotation à 1800 des deux plaques dans le plan de coulissement, l'orifice de la plaque de tiroir (3) servant précédemment d'orifice d'admission est employé comme orifice de coulée, et l'orifice servant précédemment à la coulée est employé comme orifice d'admission.