Brevet FR2625928A1 — publié le 19890721

PLAQUE OBTURATRICE POUR FERMETURE A COULISSE D'UX RECIPIENT XETALLURGIQUE; ET FERPETURE A COULISSE COXPORTAT DE TELLES PLAQUES L'invention concerne une plaque obturatrice réfractaire pour une fermeture & coulisse sur la busette de coulée d'un récipient métallurgique, cette plaque, munie d'un bandage métallique qui l'entoure et d'au moins une ouverture de passage, étant notamment destinée à être insérée sans serrage dans un cadre métallique de la fermeture à coulisse. L'invention concerne en outre une fermeture à coulisse avec des cadres métalliques dans chacun desquels est insérée une telle plaque obturatrice. Des plaques obturatrices connues par la demande de brevet J0 allemand DEOS 22 27 501 sont insérées dans le mécanisme de fermeture sans y être serrées. Cela présente en principe cet avantage que de telles plaques, qui doivent être très souvent remplacées puisqu'elles sont soumises à une très forte usure, peuvent être enlevées ou insérées sans utiliser d'outil de tension. En outre, l'insertion sans serrage évite des fissures de contrainte supplémentaires qui, dans le cas d'une plaque serrée, se produisent en cours d'utilisation, sous l'effet des dilatations thermiques. Comme, lors de leur fabrication, du fait de la cuisson, ces plaques réfractaires présentent des tolérances de longueur et de largeur pouvant atteindre quelques millimètres, et comme les plaques entourées par une enveloppe en tôle ne peuvent pas être usinées, cela pour des raisons économiques, l'unité composée de la plaque-coulisseau et d'une douille de busette risque d'être insérée, avec quelques millimètres de tolérance, dans le mécanisme d'obturation et cela peut provoquer, lors de son coulissement, un mouvement relatif par rapport à ce mécanisme. La plaque-coulisseau et la douille de busette s'y raccordant sont donc construites sous la forme d'une unité puisque, dans le cas d'une douille insérée séparément dans le mécanisme, le mouvement relatif de coulissement précité de la plaque a pour effet de détruire un mortier d'étanchéité habituellement utilisé ]0 entre cette plaque et la douille, cette destruction ayant pour conséquence un écoulement de métal en fusion et la formation d'une percée. Par ailleurs, dans la plaque supérieure de tête, fixe, il est prévu une dépression dans Iaquelle s'engage une douille réfractaire s'y raccordant. L'inconvénient dans ce cas est que la douille s'use très rapidement et que, la plaque étant manoeuvrée très souvent, il n'y a plus de centrage fonctionellement fiable, de sorte que la douille doit être remplacée très souvent bien qu'elle soit difficile à démonter. Ceci étant, l'invention a pour but de perfectionner une plaque obturatrice réfractaire du type indiqué au début, de manière qu'elle soit à la fois apte à être insérée sans serrage dans le mécanisme de fermeture et simple et économique à fabriquer, et qu'elle assure un fonctionnement fiable lors de la coulée. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'afin d'être centrée approximativement sans Jeu dans le cadre métallique, la plaque présente un saillant formé par le bandage métallique et muni d'une surface cylindrique usinée centrée par rapport à l'ouverture de passage, ou présente une forme extérieure cylindrique formée par le bandage métallique, usinée et dotée d'une ouverture de passage centrée sur elle. L'invention permet donc de monter, de la manière la plus simple, et avec une grande précision par rapport à l'ouverture de passage, une plaque obturatrice dans un cadre métallique et de l'en démonter. En outre, de telles plaques sont très simples à réaliser, puisque cette surface cylindrique est en métal et que l'on obtient, lors de l'usinage, un centrage simple graâce à l'ouverture de passage existante. 26 C(- 5 9 ?8 ?6?59Z8 Afin d'obtenir le centrage précis de la plaque dans le cadre métallique, la surface cylindrique formée par le bandage métallique est usinée par tournage ou, si l'on utilise une enveloppe en tôle emboutie, par un emboutissage suffisamment précis. La tolérance diamètrale de la- surface cylindrique donne, avec quelques dixièmes de millimètres, une fiabilité fonctionnelle suffisante. La largeur de la surface cylindrique usinée, ou de la forme extérieure, vaut de préférence quelques millimètres seulement, afin que la plaque puisse être facilement enlevée du cadre métallique et n'ait ]0 pas A en être extraite à la manière d'un tiroir, par un mouvement uniforme perpendiculaire à la surface centrante. La plaque obturatrice avec le saillant formé par le bandage métallique présente de préférence une forme extérieure approximativement circulaire avec un.nez réfractaire constituant un ]5 prolongement et avec une ouverture de passage et une surface cylindrique qui sont centrées par rapport à la forme extérieure circulaire. Cette forme, ainsi que la forme de plaque circulaire, donnent, en combinaison avec -le centrage de la plaque selon l'invention, une distribution uniforme des contraintes thermiques dans la partie réfractaire, lors du fonctionnement au cours duquel il y a un échauffement qui, par exemple dans le cas de l'acier, peut atteindre 1500 degrés Celsius dans la région de l'ouverture de passage. Il en résulte un accroissement de la durabilité. Parmi les différentes formes de réalisation possibles, l'invention prévoit notamment que: - la plaque présente, en tant que bandage métallique, une enveloppe en tôle connue, la surface cylindrique étant constituée par un saillant sur l'enveloppe en tôle, entourant un saillant réfractaire de la plaque. - la plaque présente un bandage métallique qui l'entoure sur la tranche, une ouverture de passage et un bandage métallique supplémentaire, réalisé en tant qu'anneau de frettage emboîté sur un saillant réfractaire de la plaque et doté d'une surface extérieure cylindrique usinée; - la plaque, plane sur ses deux faces et dotée d'une ou deux 26,5928 ouvertures de passage, comporte pour chaque ouverture de passage une rainure annulaire centrée dans laquelle est disposé, en tant que bandage métallique, un anneau de frettage ou un anneau encastré à profil en U dans lequel la surface cylindrique est usinée intérieurement ou extérieurement, les deux rainures annulaires étant de préférence prévues l'une dans l'une des faces et l'autre dans la face opposée de la plaque; - la plaque possède, en tant que bandage métallique, une enveloppe en tôle connue dans laquelle est soudé un anneau métallique formant la surface cylindrique. L'invention a en outre pour objet une fermeture à coulisse avec des cadres métalliques dans chacun desquels est insérée une plaque obturatrice réfractaire selon l'une quelconque des formes de réalisation précédentes, dans laquelle les cadres métalliques présentent chacun, pour centrer la plaque, un trou ou une surface extérieure cylindrique, ce trou ou la surface extérieure cylindrique du cadre considéré présentant une tolérance diamétrale choisie de façon que la plaque obturatrice puisse être insérée dans le cadre à 'la manière d'un assemblage à ajustement coulissant. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux dessins annexés dont les figures représentent - la figure 1, schématiquement, en coupe longitudinale> une fermeture à coulisse avec plaques obturatrices selon l'invention; - la figure 2, une vue en plan de l'unité-coulisseau contenue dans la fermeture à coulisse selon la figure 1; - les figures 3 à 6, en coupe longitudinale, diverses variantes de plaques obturatrices selon l'invention; et - les figures 7 à 8, respectivement en plan et en coupe longitudinale, deux variantes de plaque obturatrice ayant une forme extérieure circulaire. La figure 1 représente une fermeture à coulisse 10 dont seules les parties essentielles pour l'invention sont représentées. Cette fermeture àcoulisse est constituée par une enceinte 12 avec un cadre métallique 14, par une plaque obturatrice réfractaire 20 insérée dans ce cadre, par un cadre 13 fixé à l'enceinte, par une unité-coulisseau guidée dans ce cadre 13 avec possibilité de déplacement en translation au moyen d'un entrainement 16 non représenté en détail, cette unité-coulisseau 15 comportant un cadre métallique 17 dans lequel est insérée une plaque obturatrice réfractaire 22, et par une douille 18 enchâssée dans l'unitè- coulisseau 15. La fermeture 10 est agencée sur la busette de coulée 19 d'un récipient métallurgique non représenté, contenant du métal en fusion. Ce récipient peut être,, par exemple, une poche de coulée d'acier ou un distributeur intermédiaire et présente une douille de busette réfractaire partiellement représentée. Entre celle-ci et la plaque obturatice supérieure 20 qui lui succède est inséré un élément d'étanchéité, par exemple du mortier, tout comme entre la douille 18 et la plaque obturatrioe inférieure 22. ] 5 La fermeture à coulisse 10 est représentée en position ouverte et peut, de manière connue, par déplacement linéaire de 1'unité-coulisseau 15, être mise en position d'étranglement ou de fermeture. Les plaques obturatrices 20, 22 sont appuyées l'une contre l'autre, également de manière connue, et présentent des surfaces de glissement réfractaires qui sont en contact mutuel. Les plaques obturatrices 20 et 22, de conception identique, sont constituées chacune par une enveloppe en tôle 21, 23 dans laquelle une plaque réfractaire est fixée avec du mortier. Cette dernière possède un saillant réfractaire 20', 22' circulaire, oentré par rapport à l'ouverture de passage et assemblé frontalement à la douille correspondante 11, 18. Selon l'invention, la plaque obturatrice 20, 22 présente, entourant le saillant réfractaire 20', 22', un saillant de l'enveloppe en tôle doté d'une surface cylindrique usinée 21', 23' qui autorise un centrage précis de la plaque par rapport à l'ouverture de passage 24. Le cadre métallique 14, 17 possède un trou correspondant 14', 17' dont la profondeur est légèrement supérieure à la largeur de la surface cylindrique 21', 23' de la plaque. Selon la figure 2, la plaque 22 insérée dans le cadre métallique 17 de l'unité-coulisseau 15 présente une forme extérieure 26 approximativement circulaire, avec un nez réfractaire 22" s'étendant 26 22 5 9 &2 8 dans la direction du coulissement de la fermeture 10 et ayant une largeur qui s'aminçit dans cette direction, ce nez autorisant une course de fermeture suffisante de la plaque-coulisseau 22, l'ouverture de passage de la plaque 20 située en vis-à-vis recouvrant, lors de la fermeture ou de l'ouverture, une surface S de la surface de glissement de la plaque 22, surface qui doit se trouver dans le domaine du matériau réfractaire de la plaque 22. La plaque obturatrice 22 est arrêtée contre tout déport angulaire latéral au moyen de butées 25 prévues dans le cadre 17. Le cadre métallique 14 et la plaque ]0 obturatrice 20 sont avantageusement conçus et réalisés comme la plaque 22 et la cadre 17. Par contre, rationnellement, le nez réfractaire 20" de la plaque 20 s'étend dans le sens opposé, dans la fermeture 10. Par sa forme, la plaque obturatrice réfractaire 30 selon la figure 3 correspond approximativement à la plaque 22. Il va de soi que ]5 la plaque 30 et les autres variantes de plaques 40, 50 et 60 sont utilisables aussi bien comme plaque inférieure que commne plaque supérieure dans la fermeture à coulisse 10, bien que, pour simplifier, elles ne soient représentées qu'en tant que plaques-coulisseaux. La plaque 30 est, elle aussi, insérée avec du jeu latéral dans le cadre 17, et présente un saillant réfractaire 30' circulaire, centré par rapport à l'ouverture de passage 24, et un nez réfractaire 30". La plaque possède, en tant que bandage métallique, un anneau de frettage 31 et, emboîté à chaud sur le saillant 30', un anneau de frettage supplémentaire 32 qui est muni d'une surface cylindrique extérieure 33 usinée, laquelle est centrée dans le trou 35. On pourrait également envisager que le saillant réfractaire 30' soit usiné extérieurement et qu'un anneau de frettage 32 à dimension extérieure relativement précise y soit emboîté, la tolérance nécessaire du diamétre extérieur. de la surface 33 étant ainsi obtenue. La plaque réfractaire 40 selon la figure 4 est une plaque conue en soi, rectifiée ds deux côtés, qui, là encore, est insérée avec du jeu latéral dans le cadre 17 et présente un premier bandage métallique extérieur 41, deux ouvertures de passage 24 et 45, une rainure annulaire 47, 47' étant associée à chaque ouverture de passage et dotée d'un anneau de frettage 42. Ce dernier présente, là encore, une surface cylindrique extérieure 43 qui autorise le centrage de la plaque dans le trou 44 du cadre 17 pénétrant dans la rainure annulaire 47. La rainure annulaire 47' est identique à la rainure 47 et située sur le côté opposé de la plaque. Cette plaque 40 à deux trous présente cet avantage que, lorsque l'ouverture 24 est usée, on peut retourner la plaque et utiliser l'ouverture de passage 45, l'ouverture inutilisée et la rainure annulaire correspondante pouvant être obturées par un mortier de matière réfractaire facilement démolissable. La forme extérieure de la plaque 40 peut être du genre "lunettes", avec deux parties plaques circulaires asssemblées. ]C Sur la figure 5, une plaque réfractaire 50 dont les deux faces sont rectifiées est pourvue d'un anneau de frettage extérieur 51, de manière analogue à la plaque 40, et d'une rainure annulaire 57 centrée par rapport à l'ouverture de passage 24, rainure dans laquelle est encastré, en tant que bandage métallique, un anneau 52 à profil en U. ]5 Une surface cylindrique 53, là encore usinée, permet de centrer la plaque 50 dans un saillant annulaire 54 formé par le cadre 17, avec une surface de centrage extérieure 55. Tout comme la plaque selon la figure 4, la plaque 50 pourrait comporter une deuxième ouverture de passage et une deuxième rainure annulaire. La plaque obturatrice réfractaire 60 selon la figure 6 ne diffère de la plaque 20 selon la figure I que par le fait qu'elle, est plate des deux côtés et par le fait qu'un anneau métallique 62, centré par rapport à l'ouvertur de passage 24, est soudé dans I'enveloppe en tôle 61 et possède intérieurement la surface cylindrique usinée 63, laquelle est centrée sur la surface extéreure 65 du cadre 17. Dans une autre variante de l'invention, selon la figure 7, une plaque obturatrice 70 présente une forme extérieure circulaire 73 et, centrée par rapport à celle-ci, une ouverture de passage 74. La plaque obturatrice 70 est ici entourée et maintenue sur sa tranche par un bandage métallique 72 réalisé sous la forme d'un anneau de frettage. Cet anneau de frettage 72 possède extérieurement la surface cylindrique usinée 73 qui permet de centrer exactement la plaque dans le trou 75 du cadre 17. La figure 8 représente une variante dans laquelle l'anneau cylindrique 72 est simplement remplacé par un anneau de frettage 82 ayant une surface 83 usinée sur toute sa hauteur. La plaque 70 peut ainsi être plus facilement enlevée du cadre métallique 17, puisqu'elle n'y est centrée que sur une hauteur de quelques millimètres. Du fait de sa forme extérieure circulaire, la plaque 70 ne permet de disposer, à diamètre extérieur égal, que d'une course' de fermeture plus courte qu'avec la plaque 22 selon la figure 2, cette course de fermeture étant donnée par le recouvrement S' (figure 7) formé par l'ouverture de passage de la plaque conjuguée située en vis- à-vis, non représentée. A titre de compensation, la fermeture peut être conçue et réalisée de manière que lors d'une coulée avec ouverture étranglée, la plaque-coulisseau 70 soit déplacée vers le côté situé dans le sens opposé à celui de la fermeture, de manière que l'usure de la plaque soit répartie régulièrement. La plaque 70 avec forme extérieure circulaire 73, 83 présente en outre cet avantage qu'après usage elle peut être tournée de 90 dans. le ]5 cadre, et que la surface S" encore non usée peut être utilisée. La plaque 70 peut alors être arrêtée en rotation par un simple serrage latéral. Un centrage des plaques décrites est alors assuré, dans le cadre, avec une fiabilité suffisante, si la surface cylindrique de la plaque présente, par exemple, une tolérance diamétrale de moins 0,1 à moins 0,3 millimètres, la tolérance correspondante du trou du cadre étant alors de plus 0,1 à plus 0,2 millimètres. Notamment dans le cas des plaques-coulisseaux, on peut en principe prévoir un bouchon d'injection de gaz à la place d'une ouverture de passage, ou, dans le cas des plaques en deux parties, une partie sans ouverture. REVENDICATIONS 1. Plaque obturatrice réfractaire pour une fermeture à coulisse sur la busette de coulée d'un récipient métallurgique, cette plaque, munie d'un bandage métallique qui l'entoure et d'au moins une ouverture de passage, étant notamment destinée à être insérée sans serrage dans un cadre métallique de la fermeture à coulisse, caractérisée par le fait qu'afin d'être centrée approximativement sans jeu dans le cadre métallique (14, 17), la plaque (20, 22, 30, 40, 50, 60, 70) présente un ]0 saillant formé par le bandage métallique (21, 23, 32, 42, 52, 62) et muni d'un surface cylindrique usinée (21', 23', 33, 43, 53, 63) centrée par rapport à l'ouverture de passage (24), ou présente une forme extérieure cylindrique (73, 83) formée par le bandage métallique (72, 82), usinée et dotée d'une ouverture de passage (74) centrée sur elle. ] 5 2. Plaque obturatrice selon la revendication 1, caractérisée par le fait que sa surface (21', 23', 33, 43, 53, 63) ou forme extérieure (73, 83) cylindrique est usinée par tournage ou par emboutissage, avec une tolérance diamétrale de quelques dixièmes de millimètre. 3. Plaque obturatrice selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que sa forme extérieure (83) ou surface cylindrique usinée (21', 23', 33, 43, 53, 63) présente de préférence une largeur de quelques millimètres seulement. 4. Plaque obturatrice selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la plaque (20, 22, 30) possède une forme extérieure (26) approximativement circulaire avec un nez réfractaire (20", 22", 30") constituant un prolongement, l'ouverture de passage (24) et la surface cylindrique (21', 23', 33) étant centrées par rapport à la forme extérieure circulaire (26). 5. Plaque obturatrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la plaque (20, 22) présente, en tant que bandage métallique, une enveloppe en tôle connue (21, 23), la surface cylindrique (21', 23') étant constituée par un saillant sur l'enveloppe en tôle (21, 23), entourant un saillant réfractaire (20', 22') de la plaque (20, 22). 6. Plaque obturatrice selon l'une quelconque des revendications 1 ]0 à 4, caractérisée par le fait que la plaque (30) présente un bandage métallique (31) qui l'entoure sur la tranche, une ouverture de passage (24) et un bandage métallique supplémentaire (32), réalisé en tant qu'anneau de frettage emboîté sur un saillant réfractaire (30') de la plaque et doté d'une surface extérieure cylindrique usinée (33), 7. Plaque obturatrice selon l'une quelconque des revendications. 1 à 4, caractérisée par le fait que la plaque (40, 50), plane sur ses deux faces et dotée d'une ou deux ouvertures de passage (24, 45), comporte pour chaque -ouverture de passage (24, 45) une rainure ]0 annulaire centrée (47,. 47') dans laquelle est disposé en tant que bandage métallique un anneau de frettage (42, 46) ou un anneau encastré à profil en U (52) dans lequel la surface cylindrique (53, 43) est usinée intérieurement ou extérieurement, les deux rainures annulaires (47, 47') étant de préférence prévues l'une dans l'une des ]5 faces et l'autre dans la face opposée de la plaque (40). 8. Plaque obturatrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la plaque possède, en tant que bandage métallique, une enveloppe en tôle connue (61) dans laquelle est soudé un anneau métallique (62) formant la surface cylindrique (63). 9. Plaque obturatrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un bouchon d'injection de gaz est prévu à la place d'une ouverture de passage (24, 45). 10. Fermeture à coulisse avec des cadres métalliques dans chacun desquels est insérée une plaque obturatrice réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisée par le fait que les cadres métalliques (14, 17) présentent chacun, pour centrer la plaque (20, 22, 30, 40, 50, 60, 70), un trou (14', 17', 35, 44, 75) ou une surface extérieure cylindrique (55, 65). 11. Fermeture à coulisse selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le trou (14', 17', 35, 44, 75) ou la surface extérieure cylindrique (55, 65) du cadre considéré (14, 17) présente une tolérance diamétrale choisie de façon que la plaque obturatrice puisse être insérée dans le cadre à la manière d'un assemblage à ajustement coulissant.