Brevet FR2609253A1 — publié le 19880708

La présente invention appartient au domaine de l'industrie sidérurgique et a pour objet un pivoteur de po- ches de coulées, utilisé en particulier dans les installa- tions de coulée continue de l'acier. Dans ce type d'installation les poches contenant le métal fondu sont amenées par un pont roulant et placées au- dessus d'un distributeur surmontant une lingotière.Lors de l'opération de coulée, les poches déversent leur métal dans le distributeur à travers un trou de coulée,le métal fondu passe ensuite du distributeur à la lingotière sans fond o est formée la bande continue de métal:brame ou barre. Afin de faciliter le remplacement des poches et de diminuer autant que possible les temps morts, on utilise comme support des poches, un appareil appelé pivoteur de poches. De tels appareils sont connus. Ils comprennent au moins un bras relié à un fût monté rotatif autour d'un axe vertical sur un support ou bâti fixe. Chaque bras s'étend en porte-à-faux et peut supporter une poche qui peut ainsi être amenée par rotation,d'une position de chargement et de déchargement à une position de coulée au-dessus du distri- buteur. Le pivoteur est souvent muni de deux bras diamétrale- ment opposés de telle sorte que, pendant qu'une poche, pla- cée au-dessus du distributeur, déverse l'acier qu'elle contient, on puisse retirer de l'autre bras la poche préa- lablement vidée pour la remplacer par une nouvelle poche pleine. Généralement,le trou de coulée,fermé par une busette, est prolongé vers le bas par un tube de coulée, dont le rô- le est de protéger le jet d'acier, entre poche et distribu- teur, du contact avec l'air et donc de l'oxydation. Les dispositifs de protection sont en général, ou un -tube en réfractaire rapporté ou maintenu sous la poche,ou bien une jupe en amiante ou en matériaux similaires dans laquelle est maintenue une atmosphère neutre. Etant donné que la poche est amenée au-dessus du dis- tributeur puis évacuée par rotation du bras de support au- tour d'un axe vertical,on a été conduit à équiper les supports de poches de dispositifs de levage qui permettent de dégager le tube de coulée lors des changements de poches ou de distributeurs.Le levage est aussi nécessaire lorsque, pour déboucher la busette de fermeture du trou de coulée, il faut y insuffler à l'aide d'une lance, de l'oxygène sous pression qui vient brûler l'acier figé dans l'orifice de la busette Les dispositifs de levage des bras de support de po- ches connus, sont de types hydrauliques ou électromécani- ques Dans les dispositifs de types mécaniques, le levage est engendré par des éléments de types treuils et moufla- ges, vis et écrous, bielles, manivelles.Ces dispositifs sont lourds et encombrants, ils balayent un espace impor- tant lors de la rotation du pivoteur, ce qui crée des zones dangereuses aux postes de travail.De plus, généralement, ils comportent un certain nombre d'articulations et de gui- dages exposés aux projections d'acier et donc d'entretien fréquent et délicat En outre, les guidages saillants au-dessus des bras demandent une hauteur de levée au pont plus importante et donc une hauteur de bâtiment en rapport. Dans les dispositifs de types hydrauliques,le levage est engendré par des vérins. Ces dispositifs sont plus sim- ples et créent moins de contraintes que les dispositifs mé- caniques Un tel type de pivoteur avec levage par vérin hydrau- lique est décrit dans le brevet FR déposé sous le N 82 18851 par la même Société. Ce pivoteur comporte un fût monté rotatif sur un so- cle fixe.La partie centrale du fût est munie à sa partie supérieure de quatre flasques portant deux axes d'articu- lation autour desquels pivotent les deux bras de support des poches en porte-à-faux. Chaque bras est constitué de deux parties parallèles formant un parallélogramme défor- mable et dont les extrémités en forme de fourche sont articulées de chaque côté de la poche sur une pièce de sup- port constituant le côté extérieur du parallélogramme op- posé aux flasques fixées sur le fût. Ce brevet porte essentiellement sur l'utilisation d'un vérin hydraulique unique et fixe,placé en face du dis- tributeur sur le côté du support fixe et prenant appui sur le bras pour le soulever par l'intermédiaire d'une biellet- te fixée à l'extrémité de cette tige, lorsque ce bras est en position d'utilisation. Le dispositif en parallélogramme déformable assure, grâce au vérin,une élévation de la poche parallèlement à son axe, afin d'éviter tout risque de renversement. Cependant,dans ce type de dispositif, comme dans d'autres connus jusqu'à présent,le bras de support de la poche travaille en grande partie en flexion et l'effort de- mandé au vérin est bien supérieur au poids de la charge. L'invention a pour objet un dispositif plus simple, moins lourd et moins encombrant que les dispositifs connus et permettant en outre de mieux utiliser l'effort développé par le vérin de soulèvement. De plus, le dispositif selon l'invention présente une totale accessibilité aux différen- tes parties mécaniques et hydrauliques permettant un entre- tien facile et efficace. Un tel pivoteur de poches est donc du type comprenant un fût monté rotatif sur un socle fixe et à partir duquel s'étend en porte-à-faux au moins un bras portant à son ex- trémité une chaise de support en forme de fourche consti- tuée de deux montants reliés rigidement par un châssis transversal et portant chacun un organe d'appui latéral de la poche,lesdits montants constituant de part et d'autre de la poche chacun un côté d'un ensemble articulé formant un parallélogramme déformable comprenant deux axes fixes d'articulation placés sur le fût à deux niveaux respective- ment supérieur et inférieur et définissant un côté interne fixe du parallélogramme et deux axes mobiles placés à deux niveaux respectivement supérieur et inférieur et définis- sant un côté externe mobile susceptible de se déplacer pa- rallèlement à lui-même sous l'action d'au moins un vérin de levage par déformation du parallélogramme. Conformément à l'invention,chaque montant constitue le côté extérieur mobile du parallélogramme déformable et correspondant et l'axe mobile supérieur passe à l'extérieur de la poche,entre celle-ci et le fût, lesdits montants étant reliés au fût respectivement à leur extrémité inter- ne par une bielle supérieure articulée sur l'axe supérieur fixe, et à leur extrémité externe par une bielle inférieu- re parallèle à la bielle supérieure et articulée sur l'axe inférieur fixe, les organes d'appui latéral de la poche étant ménagés directement sur l'extrémité externe de chaque montant. De la sorte le bras de support se déplace parallèle- ment à lui-même lors du levage de la poche et l'organe de support de poches fait partie intégrante de ce bras. Selon une caractéristique essentielle, le ou les vé- rins sont dirigés selon l'axe sensiblement vertical des diagonales des parallélogrammes et reliés respectivement sur le bras de support au niveau de l'axe supérieur et sur le fût au niveau de l'axe inférieur. Ainsi,l'effort du vérin est pratiquement parallèle et de sens contraire au poids de la poche et il n'y a plus multiplication de cet effort par rapport à la charge d'acier additionnée des poids morts. Z609253 De façon avantageuse, le système de levage comprend un vérin unique agissant sur le bras par appui au centre du châssis transversal reliant rigidement les deux mon- tants du bras. Dans un mode de réalisation préféré, le châssis transversal est constitué par une poutre horizontale sur laquelle sont articulées les bielles supérieures autour de l'axe mobile supérieur. Mais l'invention sera mieux comprise par la descrip- tion de ces différents modes de réalisation, donnés à titre d'exemples et représentés schématiquement sur les dessins annexés. Fig.1 représente un pivoteur de poche conforme à l'invention, vu de côté; Fig.2 est une vue de dessus de la figure 1; Figs.3 et 4 représentent deux exemples de réalisation différents du pivoteur selon l'invention. Le pivoteur de poches représenté sur les figures 1 et 2 est constitué d'un bâti ou socle (1) ancré au massif de fondation et sur lequel un fût (2) est monté rotatif par l'intermédiaire d'une couronne d'orientation à galets (21), la rotation du fût est commandée par un moteur et est transmise par des engrenages non représentés. Ce pivoteur comprend deux bras (4)de support de po- ches s'étendant en porte-à-faux à partir du fût (2) et s'étendant symétriquement de part et d'autre de l'axe (3) du fût rotatif (2). Chaque bras (4) porte à son extrémité une chaise (40)de support de la poche de coulée (16),constituée de deux montants(41) placés de chaque côté de la poche (16),reliés entre eux rigidement par une poutre horizontale ou châssis transversal (42) de façon à consti- tuer une fourche présentant deux extrémités libres (43). A chacune de ces extrémités externes libres (43)sont ménagés des organes (44)d'appui latéral formant berceau sur lesquels reposent les axes ou tourillons (17) de support de la poche. Selon une disposition connue,les tourillons (17) sont coiffés par des organes de suspension (19) munis à leur partie inférieure d'une surface d'appui de forme trapézoi- dale s'engageant sur une surface de même forme ménagée sur le berceau correspondant (44) de façon à assurer le calage de la poche (16). Chaque chaise de support (40)est reliée au fût rota- tif (2) par l'intermédiaire de bielles ou leviers articulés assurant le guidage et le maintien de la poche (16).Les extrémités libres externes (43) de chaque montant (41) du support (40) sont reliées au fût rotatif (2) par l'intermé- diaire de bielles inférieures (6) qui sont articulées à leurs deux extrémités, d'une part autour d'un axe (62) au niveau des berceaux de support (44) de la chaise de support (40) et d'autre part au niveau d'un point d'ancrage infé- rieur autour d'un axe (61) sur des flasques (23) solidaires du fût (2). Les extrémités internes (45) de chaque montant (41), opposées aux extrémités libres externes (43) sont reliées au fût rotatif (2) par l'intermédiaire de bielles supérieu- res (5) parallèles aux bielles inférieures (6).Ces bielles supérieures (5) sont elles aussi articulées à leurs deux extrémités,respectivement au niveau des extrémités internes (45) des montants (41) autour d'un axe supérieur (52) et au niveau d'un point d'ancrage supérieur autour d'un axe (51) sur des flasques (22) fixés à la partie supérieure du fût rotatif (2). Les différents axes (51), (52), (61), (62) sont pla- cés aux sommets de parallélogrammes déformables,dont chaque montant (41) constitue un côté externe mobile opposé au côté interne fixe défini par les axes supérieurs (51) et infé- rieurs (61). Les deux autres côtés sont formés d'une part par les bielles inférieures (6) formant le côté inférieur et d'autre part par les bielles supérieures (5) formant le côté supérieur des parallélogrammes. Le mouvement de levage de la poche est engendré par un vérin hydraulique (7) prenant appui d'une part sur le fût (2),entre les deux bielles inférieures (6) et d'autre part sur la chaise(40) de support de poche, au milieu du châssis transversal (42) de la fourche (40) qui,de préférence, est centré sur l'axe d'articulation (52). Sur le fût rotatif (2) le vérin (7) est articulé au- tour d'un axe horizontal parallèle aux axes d'articulation (51)(52),(61)(62) du parallélogramme déformable. Dans ce dispositif, le vérin est donc sensiblement vertical et dirigé suivant la diagonale du parallélogramme Le mouvement de levage est donc réalisé par allongement de cette diagonale,grâce à la poussée du vérin (7) ,la poche de coulée (16) se déplaçant parallèlement à son axe (18). Le vérin (7) agissant directement sur la chaise de support (4), son déplacement est égal au déplacement de la poche (16). La synchronisation des deux parallélogrammes suppor- tant la poche est assurée d'une part, par le châssis trans- versal (42) et d'autre part, par un caisson de torsion (15) reliant les deux bielles supérieures (5). Ainsi, tout déséquilibre est absorbé par un élément non sujet à usure ou entretien comme le seraient les dispositifs dynamiques classiques tels que pignons, cré- maillères,distributeurs hydrauliques,vis,écrous,etc. Le maintien du parallélisme des côtés correspondants des deux parallélogrammes engendre un couple de torsion que l'on peut faire supporter essentiellement par le caisson (15) en adaptant en conséquence les caractéristiques dimen- sionnelles de ce dernier, de même que pour le châssis transversal (42) qui supporte l'effort de levage en parti- culier en cas d'utilisation d'un vérin unique. Bien entendu,le second bras du pivoteur s'étendant symétriquement de l'autre côté de l'axe (3) du fût rotatif (2) serait réalisé de la même façon. 2 609253 La figure 3 représente un exemple de réalisation dif- férent du pivoteur selon l'invention. La différence par rapport au pivoteur décrit précé- demment réside dans le fait que le vérin (7) est fixé rigi- dement directement sur le fût rotatif (2).La poussée de ce vérin (7) est alors transmise à la chaise de support (40) par une bielle de compression (9), articulée à ses deux côtés respectivement sur la chaise (40)et sur le vérin (7). Cette réalisation particulière du dispositif de leva- ge entraîne une meilleure répartition pour la transmission des efforts dans les éléments du pivoteur.Les circuits hydrauliques peuvent alors être en tuyauterie rigide et l'ensemble du dispositif de levage hydraulique, en parti- culier la tige (12) du vérin, les joints et le matériel de pesage, peuvent être particulièrement bien protégés des projections d'acier. La figure 4 montre un perfectionnement du levage de la poche.La bielle de compression (9), articulée à ses deux extrémités, passe dans un alésage axial ménagé dans la tige (12) du vérin (7).Cette tige (12) sert plutôt de guidage et est très peu sollicitée en compression,en effet la bielle (9) appuie directement sur le piston (10) qui sup- porte alors la totalité de l'effort. Sur cette figure 4, on a aussi représenté un dispo- sitif de pesage constitué, de chaque côté de la poche, d'une poutre en V (13) sur laquelle vient s'appuyer la sur- face correspondante des organes de suspension (19) de la poche (16)et qui repose sur deux ensembles de pesons (14). Etant donné la proportionnalité entre le poids de la poche et la force de compression directement appliquée sur le vérin,ce dispositif de pesage peut très bien,de façon nou- velle être directement appliqué au niveau du vérin (7). On notera que la disposition conforme à l'invention, présente l'avantage de dégager au milieu du fût rotatif (2), un espace libre dans lequel on peut installer les ma- tériels principaux de commande hydraulique sur un simple plancher bien soutenu par le fût (2). D'autres éléments: réservoir, tiroirs, peuvent être installés en porte-à-faux sous les passerelles ménagées pour la circulation sur le côté du pivoteur mais on peut aussi loger l'ensemble de la commande hydraulique dans le fût. Des variantes peuvent être apportées dans la réa- lisation du pivoteur qui vient d'être décrit sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendications. Par exemple, s'il est intéressnt d'utiliser un vé- rin unique pour le levage du bras de support de la poche,ce qui permet de s'affranchir de tous les problèmes de synchro- nisation hydraulique présents dans tous les dispositifs hy- drauliques à plusieurs vérins,on pourrait,cependant faire agir deux vérins (7) sur les deux côtés de chaque bras de support de poches (4). On pourrait aussi intercaler entre le fût (2) et la chaise (4) un amortisseur venant réduire les effets des chocs de dépose sur l'ensemble de la structure. Le pivoteur de poche présenté ci-dessus, a pour avantage principal d'agir directement, par allongement ou rétrécissement de la diagonale du parallélogramme, sur la chaise porte-poches (4), sans transmettre le mouvement par des éléments multiplicateurs ou diviseurs.Ce n'était pas le cas dans les dispositifs couramment utilisés jusqu'à présent. Ainsi la taille des vérins (7) est directement conditionnée par la masse de la poche et leur course égale la course de levage demandée. Sans la charge, le rappel par le poids mort est sûr, et un simple vérin plongeur suffit. De plus, la chaise (40) qui constitue le côté op- posé au côté fixe du parallélogramme, ainsi que l'élément massif de support des poches, se déplace parallèlement à elle-même lors de l'élévation et de l'abaissement de ces poches. Ainsi cette chaise (40), de même que les bielles, sont peu sollicitées en flexion, les bielles inférieures n'étant soumises, pratiquement qu'à des efforts de compres- sion.D'ailleurs,les bielles supérieures et inférieures ne sont présentes, en principe,que pour assurer le guidage et le maintien de la poche sans exercer ni transmettre d'effort de levage proprement dit. Ainsi, les efforts extérieurs inévitables ne sont pas transposés en efforts internes plus importants, comme cela est le cas avec les dispositifs classiques à leviers. En effet, la charge à lever et l'effort de levage sont sensiblement parallèles,de sens contraire et d'égale inten- sité, aux masses mortes près. On voit que l'ensemble de ces caractéristiques nouvelles du pivoteur permettent l'obtention d'un pivoteur simple,o le montage et le changement des poches sont aisés, et dont le poids est inférieur à celui de la plupart des pi- voteurs.En outre l'accessibilité,totale à tous les endroits délicats (vérins, bielles, caissons de torsion), permet un entretien facile et efficace de l'installation et l'ensemble des matériels sensibles peut être facilement protégé,par exemple par des capotages et/ou des protec- tions gunitées. REVENDICATIONS l.Pivoteur de poches comprenant un fût (2) monté ro- tatif sur un socle fixe (1) et à partir duquel s'étend en porte-à-faux au moins un bras (4)portant à son extrémité une chaise de support (40)en forme de fourche constituée de deux montants (41)reliés rigidement par un châssis trans- versal (42) et portant chacun un organe (44) d'appui laté- ral de la poche (16),lesdits montants (41) constituant, de part et d'autre de la poche (16),chacun un côté d'un ensem- ble articulé formant un parallélogramme déformable compre- nant deux axes fixes d'articulation placés sur le fût (2) à deux niveaux, respectivement supérieur (51) et inférieur (61) et définissant un côté interne fixe du parallélogramme et deux axes mobiles (52) et (62) placés à deux niveaux, respectivement supérieur (52) et inférieur (62) et définis- sant un côté externe mobile susceptible de se déplacer pa- rallèlement à lui-même sous l'action d'au moins un vérin (7) de levage par déformation du parallélogramme,caractéri- sé par le fait que chaque montant (41) constitue le côté extérieur mobile du parallélogramme déformable correspon- dans et que l'axe mobile supérieur (52) passe à l'extérieur de la poche (16) entre celle-ci et le fût (2),chacun des montants (4) étant relié au fût,respectivement à son extré- mité interne (45) par une bielle supérieure (5) articulée sur l'axe supérieur fixe (51) et à son extrémité externe (43) par une bielle inférieure (6) parallèle à la bielle supérieure (5) et articulée sur l'axe inférieur fixe (61),les organes (44) d'appui latéral de la poche (16) étant ménagés directement sur l'extrémité externe (43) de chaque montant (41). 2.Pivoteur de poches selon la revendication l,carac- térisé par le fait que le châssis transversal (42) est constitué par une poutre horizontale sur laquelle sont ar- ticulées les bielles supérieures (5) autour de l'axe mobile supérieur (52). 3.Pivoteur de poches selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les deux bielles supé- rieures (5) sont reliées rigidement entre elles par un caisson de torsion (15). 4.Pivoteur de poches selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ou les vérins (7) sont diri- gés selon l'axe sensiblement vertical de la diagonale du parallélogramme et reliés respectivement sur le bras de support (4) au niveau de l'axe supérieur (52) et sur le fût (2) au niveau de l'axe inférieur (61). 5.Pivoteur de poches selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les vérins de le- vage (7) comprennent un élément articulé sur le fût rotatif (2)autour d'un axe horizontal parallèle aux axes d'articulation (51) (52) (61)(62) du parallélogramme défor- mable, l'autre élément étant fixé directement sur le bras de support (4). 6.Pivoteur de poches selon l'une des revendica- tions 1 à 4,caractérisé en ce que le ou les vérins (7) sont fixés rigidement sur le fût rotatif (2),la poussée du vérin (7) étant transmise au bras (4) de support de la po- che par une bielle de compression (9) articulée à ses deux extrémités respectivement sur la chaise (4) et sur le vérin (7). 7.Pivoteur de poches selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bielle de compression (9) prend appui directement sur le piston (10) du vérin (7) et passe à cet effet,dans un alésage axial ménagé dans la tige (12) du vérin (7). 8.Pivoteur de poches selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le système de levage comprend un vérin (7) unique agissant sur le bras (4) par appui au centre du châssis transversal (42) reliant rigidement les deux montants (41) du bras (4). 9.Pivoteur de poches selon la revendication 5, caractérisé en ce que le vérin de levage (7) est associé à un dispositif de pesage de la poche (16).