Brevet FR2635283A1 — publié le 19900216

L'invention concerne un joint de tube protec- teur du type utilisé dans la coulée d'un métal, o est mise en oeuvre la technique de coulée submergée ou de coulée au moins protégée. Un exemple du domaine général d'application de l'invention est donné dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 210 577, déposée le 23 juin 1988. Des tubes protecteurs utilisés pour la coulée submergée établissent généralement un joint étanche avec un siège conique contre la buse d'une vanne à obturateur coulissant avec laquelle ils sont utilisés. De telles vannes à obturateur coulissant sont normalement du type à trois plaques, dans lequel la plaque inférieure ou porte- tube ne se déplace pas, et une obturation et un étran- glement sont réalisés par le mouvement d'une placi'e centrale coulissante qui peut être placée successivement en position d'utilisation et hors d'utilisation, ou en position d'étranglement. Dans de nombreux cas, le siège conique situé sur le tube protecteur comporte une garniture de matière à fibres réfractaires placée dans la partie supérieure du tube protecteur afin d'aider à l'obtention d'une meilleure étanchéité. De telles garnitures peuvent être formées d'une matière en feuille ayant une épaisseur de 1,6 à 3,2 mm, qui est coupée et roulée en une section conique. Normalement, le joint du raccord est juste fermé par collage. Une telle réalisation offre une meilleure étanchéité potentielle que celle obtenue avec le montage direct du tube protecteur sur le bout de la buse, en particulier lorsque le tube protecteur est en céramique et que le bout de la buse est enveloppé d'un métal. Cependant, dans cet environnement, il existe un inconvénient majeur qui est que rien est fait pour empêcher le soudage ou l'adhérence du tube protecteur réfractaire au bout métallique de la buse, avec la détérioration qui en résulte -pour l'un ou l'autre ou pour les deux lorsque le tube protecteur est retiré. En utilisation normale d'une poche de coulée à un moule de coulée continue, le tube protecteur est souvent remplacé sans remplacement de la buse à la partie infé- rieure de la vanne. Ceci est particulièrement vrai dans une vanne à trois plaques à mouvement alternatif dans laquelle la buse ou la plaque fixe inférieure et la buse qui en fait saillie ne sont pas changés, alors que le tube protecteur l'est. Comme précédemment, si ces deux pièces adhèrent l'une à l'autre ou sont soudées l'une à l'autre ou bien si la buse est détériorée durant un changement de tube protecteur, la possibilité de réaliser un bon joint étanche lors d'un changement est sensiblement affectée. Dans le cas de la protection d'une poche de coulée à-un avant-creuset, normalement, le tube protecteur est utilisé pour des poches multiples qui sont changées après utilisation. Comme précédemment, en présence d'une adhérence ou d'un collage quelconque du tube protecteur sur la buse, le tube protecteur et/ou la buse peuvent être endommagés et les deux pièces sont prévues finalement pour être réutilisées. L'invention a trait à un joint de tube protecteur qui s'ajuste dans la partie supérieure du tube protecteur et s'emboîte contre l'extrémité conique ou à nez arrondi de la buse de la vanne à laquelle il doit être relié. Le joint d'étanchéité est un ensemble monolithique d'une seule pièce sans raccord, avantageusement réalisé à partir d'une matière réfractaire compressible ou friable qui est préformée de façon à être placée à l'intérieur de la tête du tube protecteur avant la mise en service. Le joint est suffisamment épais pour s'opposer à, voire empêcher, la liaison de la tête du tube protecteur au bout de la buse. La buse peut donc être changée au-dessus du tube protecteur, ou bien le tube protecteur peut être changé au-dessous de la buse sans détérioration d'une pièce ou de l'autre. Le joint d'étanchéité est retiré du bout réfractaire ou conique usé et remplacé dans la zone d'emboîtement o il est placé à l'intérieur du tube protecteur. L'invention a donc pour objet principal de proposer un joint pour tube protecteur entre la buse de la plaque inférieure du système de vanne et un tube protec- teur. Le joint d'etanchéité de tube protecteur est un élément sacrificiel, mais relativement peu couteux à fabriquer et suffisamment épais et durable pour faire obstacle au, sinon totalement prévenir, le soudage entre la buse et le tube protecteur. Un autre objet de l'invention est de proposer un joint d'étanchéite pour tube protecteur qui possede une compressibilité suffisante pour--aider à aligner le montage et la disposition d'ensemble du joint entre le tube protecteur et la buse. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un système habituel de vanne à trois plaques dans lequel un joint d'étanchéité pour tube protecteur selon l'inven- tion est utilisé; - la figure 2 est une vue isométrique avec coupe partielle, à échelle agrandie, d'une première forme de réalisation du joint pour tube protecteur représenté sur la figure 1; et - la figure 3 est une vue en perspective à échelle agrandie, avec coupe transversale partielle, d'une autre forme de réalisation du joint pour tube protecteur qui peut être utilisé à la place du joint représenté sur la figure 2. Avant de décrire les détails particuliers du joint d'étanchéité pour tube protecteur, il convient de se référer a une illustration du milieu habituel d'appli- cation. Celui-ci est décrit d'une façon générale et, pour plus de détails, on peut se référer à la demande NI 210 577 précitée. En référence à présent à la figure 1, on voit qu'une enveloppe habituelle de récipient d'avant-creuset ou de poche 1 comporte une plaque 2 de montage de vanne qui lui est fixée. L'ensemble 3 à vanne à obturateur coulissant est fixé à la plaque 2 de montage. Une buse 4 de bloc de creuset, présentant un orifice 5 de coulée, est disposée centralement au-dessus de la vanne 3 à obturateur coulis- sant. La vanne 3 à obturateur coulissant comporte une plaque supérieure fixe 6, une plaque centrale coulissante 7 entraînée par une transmission 8 d'obturateur coulissant, et une plaque fixe d'aval 10. La transmission 8 de l'obturateur coulissant fait exécuter un mouvement alternatif ou fait passer l'obturateur coulissant 7 entre les plaques fixes 6 et 10 d'amont et d'aval. Immédiatement au-dessous de la plaque fixe 10 d'aval, il est prévu une buse collectrice 11 qui comporte un nez arrondi 12. Le nez arrondi 12 de la buse collectrice comporte une enveloppe métallique 13. Un ensemble 14 de montage fixe la plaque fixe d'aval 10 en place. Encore au-dessous de la buse collectrice 11 se trouve un tube protecteur 15 qui comporte une tête 16 et, au-dessous d'elle, une bague tronconique 17 de support du tube. Une coupelle tronconique 18 d'étanchéité du tube, décrite en détail ci-après, présente une face intérieure 19, et toutes les pièces sont fixées en position par l'ensemble à tube protecteur 20. Les divers détails de l'ensemble 20 de montage du tube et la montée et la descente du tube sont décrits en détails dans la demande N'210 577 précitée. Cependant, essentiellement, l'ensemble 20 de montage du tube protec- teur est manipulé au moyen de la poignée 26 de manoeuvre qui, lorsqu'elle est élevée ou abaissée, fait monter ou descendre de façon correspondante l'ensemble 20 de montage du tube et le tube protecteur 15 qu'il contient et qui est supporté par le siège 30 de tube qui porte contre la bague 17 de support du tube. Plus particulièrement, le joint 50 d'étanchéité du tube protecteur, représentatif de la première forme de réalisation, est montré sur la figure 2, et on voit qu'il comporte une paroi extérieure conique 51 et un orifice central 52 de coulée. Le rebord d'amont 54 est essentiel- lement annulaire et une coupelle tronconique 55 s'étend vers le bas a partir de ce rebord d'amont 54. La coupelle tronconique 55 comporte des parois tronconiques 56 qui se terminent dans un fond annulaire 58 de coupelle. Le joint 50 d'étanchéité du tube protecteur est avantageusement réalisé en une matière possédant les qualités pour "avant-creuset", dont certaines sont commercialisées par la firme Shinagawa et d'autres vendues sous le nom de "Ceratex". Ces matières sont des mélanges de particules de fibres réfractaires et de liants qui sont formés en produits relativement légers. La formation ou le moulage est normalement effectué par dépôt sous vide à partir d'une suspension aqueuse sur un substrat poreux. Il est souhaitable que les fibres soient formées d'une matière analogue à une matière fibreuse réfractaire du type alumino-silicate. Les particules réfractaires sont habituellement des produits de silice qui peuvent être utilisés dans un processus de production d'acier à l'acide. Lorsque de l'acier traité par voie basique est concerné, les particules sont avantageusement formées de MgO, de forstérite et/ou d'olivine. Les liants utilisés pour former le joint d'étanchéité pour tube protecteur sont normalement des résines ou des liants inorganiques tels que du silicate de sodium, connu autrement sous le nom de verre soluble. Le produit est habituellement séche pour faire prendre les liants et éliminer l'humidité. Les propriétés physiques montrent une faiLle résistance pour un module de rupture compris entre 2100 et 2800 kPa. Néanmoins, ils présentent une compressibilité élevée, qui favorise le processus d'étanchéité et de mise en place, une porosité élevée, comprise entre 30 et 40 %, et une bonne résistance aux substances corrosives. Des producteurs d'une telle matière comprennent les firmes Insul Co., Foseco, Inc., et Universal Refractories. La figure 3 représente une autre forme de réalisation du joint d'étanchéité, désignée par la référence numérique 60. Ce joint comporte une paroi extérieure conique 61 et un orifice central de coulée à sa partie inférieure. Le rebord d'amont 64 est comparable au rebord d'amont 54 de la première forme de réalisation du joint 50 pour tube protecteur. La partie intérieure conique s'étend vers le bas jusqu'à la lèvre 66 de l'orifice qui est définie par l'intersection entre la partie intérieure conique 65 et l'orifice de coulée 62. En fonctionnement, lorsque le tube protecteur est descendu et qu'un nouveau tube protecteur doit être mis en position, le nouveau tube protecteur comporte l'une des formes de réalisation 50, 60 du joint d'étanchéité pour tube, placé à l'intérieur de ce tube. Il est ensuite remis en place. Dans le cas o la plaque fixe d'aval 10 doit être remplacée, le même joint pour tube protecteur peut être utilisé, ou bien un nouveau joint pour tube protecteur peut être inséré dans le tube protecteur 15 sans démontage de ce dernier de l'ensemble 3 à vanne à obturateur coulissant. En résumé, on a divulgué et décrit deux formes de réalisation de joints 50, 60 pour tubes protecteurs. Chacune de ces formes de réalisation est de configuration essentiellement tronconique, présentant une partie intérieure tronconique. Les deux formes de réalisation diffèrent principalement par la longueur de l'orifice 52, 62 de coulée du joint. Les matières souhaitables pour les deux formes de réalisation , 60 sont essentiellement les mêmes. Il va de soit- que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux joints décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité pour tube protecteur à utiliser avec un tube protecteur (15) du type réfractaire prévu pour la coulée de métaux en fusion, et comportant des moyens, situés à la partie d'amont du tube, pour la fixation amovible à une buse (11) s'étendant vers le bas d'une vanne (3) à obturateur coulissant, ledit tube protecteur présentant un évidement tronconique dans sa partie d'amont, et le joint d'étanchéité étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément de paroi latérale exté- rieure tronconique (51, 61), des moyens définissant un orifice de coulée (52, 62) intérieurement à l'élément tronconique, et aboutissant a sa partie d'aval, des moyens définissant un rebord d'amont (54, 64) autour du joint tronconique, et une partie tronconique intérieure (55, 65) sensiblement complémentaire de la partie extérieure du joint du tube protecteur, la partie intérieure aboutissant au-dessus de la partie d'aval de l'orifice de coulée. 2. Joint d'étanchéité pour tube protecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie intérieure tronconique aboutit à un fond de coupelle de forme tronconique et en ce que la partie intérieure tronconique se termine en amont d'une partie médiane du siège tronconique du tube protecteur, de manière à former un fond annulaire (58) de coupelle coupant l'orifice de coulee et destiné a établir un contact étroit et rapproché avec la buse de la vanne avec laquelle le tube protecteur doit être utilisé. 3. Joint d'étanchéité pour tube protecteur à utiliser avec un tube protecteur (15) devant être mis en oeuvre en contact avec une buse (11) qui descend d'une vanne (3), le joint d'étanchéité étant caractérisé en ce qu'il comporte une partie de corps tronconique, en ce qu'il aboutit à un orifice (52, 62) de coulée situé à sa partie d'aval, en un point situé en aval d'une partie médiane du joint, ce dernier comportant un rebord d'amont (54, 64) de configuration annulaire et une partie intérieure conique (55, 65), la paroi latérale du tube protecteur, définie entre la paroi extérieure conique (51, 61) et la partie intérieure tronconique, ayant une épaisseur d'au moins 6,5 mm. 4. Joint d'étanchéité selon l'une des revendi- cations 1 et 3, caractérisé en ce qu'il est formé d'un mélange de particules de fibres réfractaires et de liants façonnés en un produit relativement léger, par dépôt sous vide à partir d'une suspension aqueuse sur un substrat poreux. 5. Joint d'étanchéité selon l'une des revendi- cations 1 et 3, caractérisé en ce qu'il est formé de fibres réfractaires du type alumino-silicate. 6. Joint d'étanchéité selon l'une des revendi- cations 3 et 4, caractérisé en ce que les particules réfractaires sont de la silice pour produits utilisés dans un processus acide de production d'acier et pour de l'acier produit par un processus basique, et les particules sont formées à partir de l'une quelconque des matières MgO, forstérite et/ou olivine. 7. Joint d'étanchéité selon l'une des revendi- cations 3 et 4, caractérisé en ce que les liants com- prennent des résines. 8. Joint d'étanchéité selon l'une des revendi- cations 3 et 7, caractérisé en ce que les liants com- prennent des liants inorganiques. 9. Joint d'étanchéité selon l'une des revendi- cations 3 et 4, caractérisé en ce que le liant inorganique est essentiellement du silicate de sodium. 10. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la matière pour former ce joint présente une résistance telle que son module de rupture est compris entre 2100 et 2800 kPa. 11. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 3 et 7, caractérisé en ce que le tube protecteur présente une porosité élevée, comprise entre et 40 %. 12. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 3 et 7, caractérisé en ce qu'il possède des résistances telles que le module de rupture est compris entre 2100 et 2800 kPa et une porosité élevée, comprise entre 30 et 40 %.