Brevet FR2627251A1 — publié le 19890818

coo 2627251 DESCRIPTION OBJET DE L'INVENTION L'invention concerne une vanne à glissière spécialement conçue pour être utilisée dans des installations sidérurgiques, en particulier dans des poches ou autres récipients contenant des métaux fondus, pour constituer l'élément d'ouverture/fermeture de l'embouchure de sortie de ces récipients. La vanne en question est caractérisée principalement par une structure spéciale qui permet d'obtenir des caractéristiques fonctionnelles optimales et un allongement considérable de sa vie utile. ANTECEDENTS DE L'INVENTION Dans le champ d'application industrielle mentionné plus haut, c'est-àdire dans les installations sidérurgiques, et plus précisément dans les poches ou récipients pour métal fondu, les problèmes posés par leurs moyens de fermeture sont dus principa- lement à la température élevée à laquelle les moyens en question sont soumis au cours de leur fonctionnement normal. Comme on le sait, les poches de coulée ou récipients similaires comportent, en face de leur embouchure de sortie pour le métat fondu, un porte-buse dûment associé à la poche, plus préci- sément au moyen d'une plaque de support. Dans le porte-buse est logée une buse interne, pourvue de l'orifice axial correspondant de sortie du métal fondu, cette buse interne étant terminée par une plaque réfractaire fixe, dotée d'un orifice aligné avec celui de la buse et sur la face inférieure de laquelle est adaptée une plaque réfractaire mobile, également dotée d'un orifice de sortie du métal fondu, situé coaxialement en face de l'orifice de la buse externe. En raison de cette construction de base, l'ensemble cons- titué par la plaque mobile et la buse externe est susceptible de glisser transversalement entre deux positions limites, c'est-à-dire une position dans laquelle les orifices des deux plaques et, par conséquent, les orifices des deux buses sont situés activement l'un en face de l'autre, ce qui correspond à l'ouverture de la vanne, et 2 2627251 une autre position dans laquelle ces orifices ne sont pas alignés et, par conséquent, la vanne est fermée. Ce type de vanne à glissière présente une vie utile relativement courte, à cause des effets d'érosion produite par la sortie du métal fondu, érosion qui se produit évidemment sur les plaques réfractaires fixe et mobile au cours des manoeuvres d'ouverture et de fermeture, plus précisément au cours de la phase d'ouverture partielle dans laquelle le métal passe de la buse supé- rieure ou interne à la buse inférieure ou externe, à travers un étranglement en gradin, formé par le décalage entre les orifices des deux plaques réfractaires, ce qui fait que le métal fondu érode les bords proches et opposés de ces orifices, en y formant des sillons ou des rainures qui finissent par mettre hors de service les plaques réfractaires en question. Dans le but de prolonger la vie utile de ces dernières, de façon générale on les démonte et on les remonte ensuite en posi- tion inversée, pour que l'érosion en question s'effectue maintenant sur le bord opposé de ces orifices. Cependant, ces manoeuvres de démontage et de remontage sont compliquées et coûteuses. D'autre part, la température élevée à laquelle est soumise la vanne pendant l'utilisation de la poche, en comparaison avec la température ambiante à laquelle elle est soumise lorsqu'elle n'est pas utilisée, crée dans cette vanne des dilata- tions d'amplitude très considérables que l'on évite de façon conventionnelle, en grande partie, au moyen de l'utilisation de plaques réfractaires, d'alumine qui, en raison de leur nature propre, présentent un coefficient de dilatation réduit. Cependant, la pratique a démontré qu'il est plus inté- ressant d'utiliser des plaques réfractaires à base de magnésite car, bien que ces dernières présentent un coefficient de dilatation très supérieur à celui de l'alumine, elles présentent une série d'avantages supplémentaires dont l'énumération sort de l'objet de la présente invention. Dans les vannes à glissière pour installations sidérur- giques dans lesquelles on utilise des plaques réfractaires en magnésite, le problème des dilatations thermiques est résolu au 3 2 2627251 moyen de l'installation d'une fermeture élastique, l'une des plaques réfractaires, généralement la plaque mobile, reposant sur un jeu de ressorts capables d'absorber les dilatations en question. Cette solution, apparemment efficace, présente deux pro- blêmes importants. D'un côté, elle exige d'utiliser des plaques de matière réfractaire, de façon que l'on puisse former dans ces dernières des sièges d'appui corrects des ressorts et, d'autre part, et ceci constitue le problème fondamental, les ressorts en question sont soumis de façon permanente et immédiate aux effets de la haute température existante dans le corps de la vanne, étant donné qu'ils sont situés très près de l'orifice de sortie du métal fondu et, par conséquent, les hautes températures auxquelles sont soumis ces ressorts font que ces derniers ont une vie utile extrê- mement courte. DESCRIPTION DE L'INVENTION La vanne pour installations sidérurgiques selon l'inven- tion, tout en conservant les caractéristiques de construction de base d'une vanne conventionnelle à glissière, c'est-à-dire tout en conservant une plaque réfractaire fixe associée à la buse supé- rieure et interne et une plaque réfractaire inférieure associée à la buse externe et qui glisse avec ces deux dernières, pour effec- tuer les manoeuvres d'ouverture et de fermeture, a été conçue et structurée pour apporter une solution aux problèmes mentionnés plus haut, de façon totalement satisfaisante dans leurs différents aspects, tant en ce qui concerne l'érosion des plaques réfrac- taires, produite par les manoeuvres d'ouverture et de fermeture, qu'en ce qui concerne l'utilisation de magnésite pour réaliser des plaques réfractaires, et la nécessité d'associer des moyens élas- tiques à ces plaques. De façon plus précise, en accord avec l'une des caracté- ristiques de l'invention, et pour résoudre le premier des problèmes mentionnés plus haut, la plaque réfractaire mobile et la buse correspondante qui lui est associée sont installées sur une plaque de base mobile, actionnée par un cylindre hydraulique ou pneuma- tique et capable d'adopter trois positions: une position d'ouver- ture dans laquelle l'orifice de la plaque réfractaire mobile se 4 2627251 trouve en face de l'orifice de la plaque réfractaire fixe, et deux positions extrêmes opposées dans lesquelles ces orifices sont décalés, c'est-à-dire deux positions qui correspondent à la ferme- ture de la vanne, mais de façon que l'une de ces positions extrêmes soit atteinte à partir de la position de fermeture, au moyen du déplacement de la plaque réfractaire mobile dans un sens, et que l'autre position soit atteinte au moyen du déplacement de cette plaque dans le sens contraire, ce qui fait que, au cours des manoeuvres d'ouverture et de fermeture, les zones marginales diamé- tralement opposées des orifices en question sont soumises tour à tour aux effets de l'érosion provoquée par le métal fondu, ce qui correspond au moins à doubler la vie utile des plaques réfractaires sans qu'il soit nécessaire de les manipuler. De façon complémentaire, une autre des caractéristiques de l'invention qui a pour objet de prolonger la vie utile des éLé- ments élastiques qui collaborent avec les plaques réfractaires en question, consiste à faire en sorte que les ressorts classiques, au lieu de supporter directement les plaques réfractaires, soient placés à une distance considérable de la zone de travail de la vanne proprement dite, dans laquelle est situé évidement le point de niveau thermique maximum. En outre, une autre caractéristique de l'invention consiste à utiliser pour relier la partie fixe de la vanne associée à la poche ou au récipient dont il s'agit, avec le support des éléments mobiles, des boulons ou des goujons d'articu- lation situés dans l'une des zones latérales de lamachine, et des crochets complémentaires situés dans l'autre zone latérale, pour permettre un accès facile et rapide à l'intérieur de la vanne, pour examiner ou remplacer les mécanismes de fonctionnement de cette dernière. Finalement, une autre des caractéristiques de l'invention est constituée par le fait qu'il a été prévu que, pour réduire encore plus le niveau thermique des fermetures élastiques, la vanne comporte en outre un circuit de réfrigération, de préférence pneu- matique, pourvu de tubulures qui soufflent de l'air sur les ferme- tures élastiques, pour réduire le plus possible le niveau thermique atteint par ces dernières. 2627251 DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, et en se référant aux dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique en éLéva- tion latérale d'une vanne à glissière pour installations sidérur- giques réalisée en accord avec l'objet de la présente invention; la figure 2 représente un profil de la même vanne en position de fermeture; la figure 3 représente un autre profil de cette vanne, maintenant en position d'ouverture, et en section à un quart, le long de la ligne de coupe A-B de la figure 1; la figure 4 repésente une perspective de la vanne à glis- sière dans son ensemble, en position de fermeture, et également en section à un quart; la figure 5 représente finalement une perspective de face de la vanne en question, en position d'ouverture totale. REALISATION PREFEREE DE L'INVENTION Dans les figures en question, te porte-buse porte la référence numérique 1 et à l'intérieur du porte-buse est logée la buse interne ou fixe 2 qui présente une forme tronconique pour faciliter son installation dans le porte-buse, laquelle s'effectue évidement à l'aide de ciment réfractaire, le porte-buse 1 étant disposé sur le support 3, auquel est associé également une plaque de base fixe 4 qui encadre l'embouchure inférieure de la buse interne et qui présente une gorge 5 sur sa face inférieure pour la liaison du blindage 6 qui correspond à la plaque réfractaire fixe 7 pourvue de l'orifice correspondant 8 situé activement en face de l'orifice 9 de la buse, et qui est fixée à cette dernière au moyen d'un accouplement bouveté 10 annulaire et de préférence avec un profil trapézoidal isocèle. Sous la plaque fixe 7 est située la plaque mobile 11 éga- lement réfractaire, qui, au moyen d'un bouvetage 12 similaire à celui qui est mentionné plus haut, et qui porte la référence 10, est fixée à la buse externe 13, laquelle est dotée également d'un orifice axial 14 situé en face de l'orifice 15 de La plaque réfrac- taire mobile 11, cette buse externe 13 ayant également une confi- guration tronconique, étant revêtue d'un blindage 16 et étant introduite dans la plaque mobile 17 qui peut se déplacer à l'inté- rieur du support 18 lorsqu'elle est actionnée par un cylindre hydraulique ou pneumatique, non représenté dans les figures et dont la tige est associée par un moyen quelconque à la tige 19 solidaire de la plaque de support 17, comme on peut le voir en particulier dans la figure 5. Dans cette figure 5, dans laquelle la plaque réfractaire fixe 7 est représentée dûment fixée sur la plaque de base fixe 4 tandis que la vanne est dépourvue de la plaque réfractaire mobile 11, tandis que la plaque de base mobile 17 est dotée du logement correspondant 20 pour cette dernière, la plaque mobile 17 présente une position intermédiaire, c'est-à-dire la position d'ouverture de la vanne, dans laquelle l'orifice 14 de la buse externe 13 est situé en face de l'orifice 8 de la plaque réfractaire fixe 7. A partir de cette position intermédiaire d'ouverture, on peut effec- tuer la fermeture en déplaçant la plaque mobile 17 dans deux direc- tions opposées, plus précisément, comme on le voit dans la figure , vers la gauche et vers la droite, sous l'effet du cylindre associé à la tige 19, ce qui fait que le passage de cette situation d'ouverture à la situation de fermeture peut s'effectuer dans deux sens contraires, ce qui fait que, comme il a été dit plus haut, l'effet de l'érosion produite par le métal fondu sur les orifices 8 et 15 s'exerce tour à tour sur des zones marginales concrètes de ces orifices diamétralement opposées. Pour la fixation de la plaque de support 18 sur la plaque fixe 4, cette dernière comporte sur son bord des tiges longitudi- nales 21, à chacune desquelles est reliée une paire de fermetures élastiques 22 qui consiste en des boîtiers, qui portent la réfé- rence numérique 22, qui s'appuient sur les tiges 21 au moyen de ressorts 23; ces bottiers sont traversés par des tiges 21 qui passent dans des orifices de forme allongée 24 qui permettent un Léger mouvement vers le bas de ces bottiers et, par conséquent, de la plaque de support mobile 18 associée à ces derniers, sous l'effet des dilatations, ces boîtiers 12 étant substantiellement éloignés de l'axe de la vanne, c'est-à-dire des orifices 9-8-15-14 par lesquels, dans la position d'ouverture, passe le métal fondu et, par conséquent, du fait qu'ils sont substantiellement éLoignés du foyer de chaleur, les effets de ce dernier sont réduits au minimum. La fixation des boîtiers ou des fermetures élastiques 22 sur la plaque de support mobile 18 s'effectue, sur l'un des côtés de la vanne, au moyen de boulons de basculement 25, tandis que, de l'autre côté, cette fixation est réalisée à l'aide d'un crochet double 26, relié de façon basculante aux fermetures élastiques 22 et qui peut être verrouillé sur des boulons 27, solidaires à leur tour de la plaque de support mobile 18, de façon que, dans la position de fermeture ou position active du mécanisme, les ferme- tures élastiques en question 22 sont capables d'absorber les dilatations provoquées par la chaleur dans les plaques réfractaires 7 et 11 et, en même temps, ce mécanisme peut être examiné facile- ment pour la révision, la réparation ou le remplacement d'un quelconque de ces éléments, simplement en déverrouillant les crochets 26, ce qui fait que tous Les éléments mobiles de ce méca- nisme peuvent basculer sur l'axe 25 jusqu'à la position représentée dans la figure 5, dans laquelle ces mécanismes peuvent être observés directement et sont accessibles, et dans laquelle, en particulier, les plaques réfractaires 7 et 11 peuvent être rempla- cées facilement. Pour compléter la structure décrite, la vanne comporte un double écran inférieur 28 et un circuit de réfrigération 29 terminé par des tubulures latérales 30 orientées vers les fermetures élas- tiques 22, qui soufflent de l'air froid sur les ressorts 23, plus précisément à travers les fenêtres 31 dont sont dotés les boîtiers 22, ce qui permet de contrôler la température de ces fermetures élastiques en évitant qu'elles puissent être détériorées par un excès de température. De cette façon, on réussit à prolonger la vie utile des plaques réfractaires, lesquelles en outre peuvent être replacées de façon extrêmement rapide et simple, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des outils spéciaux, et en même temps les fermetures élastiques éliminent toute possibilité de déformation des méca- nismes, ainsi que les ruptures, les blocages, etc. Il faut ajouter en outre que ces fermetures élastiques, du fait qu'elles sont substantiellement éloignées du foyer thermique principal et sont en outre réfrigérées, ont une longue vie utile, pratiquement infinie. Il n'est pas considéré nécessaire de prolonger cette description pour que tout expert en la matière puisse comprendre la portée de l'invention et les avantages qui en découlent. Les matières, la forme, les dimensions et la disposition des éLéments sont susceptibles d'être modifiées à condition que ceci ne donne pas lieu à une altération du principe essentiel de l'invention. Les termes dans lesquels a été rédigée cette description devront être pris toujours dans un sens ample et non limitatif. 9 a 2627251 R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1. Vanne à glissière pour installations sidérurgiques, du type qui comporte une plaque réfractaire fixe (7) solidaire d'une plaque de support également fixe (3, 4), et qui est solidaire à son tour du porte- buse (1) et de la buse interne correspondante (2), plaque réfractaire fixe (7) à la face inférieure de laquelle est reliée, de façon glissante, une plaque réfractaire mobile (11) associée à la buse externe correspondante (13), caractérisée en ce que la plaque réfractaire mobile (11) est installée sur une plaque de base (17) qui lui confère sa mobilité, plaque de base (17) qui peut glisser sur une plaque de support fixe (18), et est susceptible d'être actionnée par un cylindre hydraulique ou simi- laire et d'adopter trois positions stables, à savoir une position d'ouverture dans laquelle l'orifice (15) de la plaque réfractaire mobile (11) se trouve axialement en face de l'orifice (8) de la plaque réfractaire fixe (7), et deux positions extrêmes diamétra- lement opposées par rapport à la position d'ouverture et dans lesquelles l'orifice (15) de la plaque réfractaire mobile (11) est décalé par rapport à l'orifice (8) de la plaque réfractaire fixe (7), de sorte que le passage de la position d'ouverture à celle de fermeture puisse être réalisé tour à tour par le déplacement de la plaque réfractaire mobile (11) dans un sens déterminé et dans le sens contraire, pour que l'érosion produite par le métal fondu affecte tour à tour une zone marginale de l'orifice (8, 15) de ces plaques (7, 11) et la zone marginale diamétralement opposée. 2. Vanne à glissière pour installations sidérurgiques selon la revendication 1, caractérisée en ce que tant la buse interne (2) que la buse externe (13) ont une configuration tronconique, et sur ces buses sont fixées les plaques réfractaires correspondantes fixe (7) et mobile (11) au moyen d'accouplements bouvetés annulaires (10, 12), de préférence de profil trapezoidal isocèle, ces plaques réfractaires (7, 11) étant dotées de blindages périphériques (6) pour l'installation desquels sont formées, dans la plaque de base fixe (4) et dans la plaque de base mobile (17), des rainures ou gorges de montage (5), la buse inférieure ou buse externe (13) étant également munie d'un blindage (16). 3. Vanne à glissière pour installations sidérurgiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque de support (18) associée à la plaque de base mobile (17) est reliée à la plaque de base fixe (4) par des fermetures élastiques (22) situées dans des zones marginales et opposées de ces éléments, et substantiellement éloignées du foyer de chaleur constitué par le métal fondu qui passe à travers la vanne, ces fermetures élastiques (22) étant constituées par des boîtiers (22) qui reposent sur des boulons ou tiges (21) qui reposent sur la plaque de base fixe (4) au moyen de ressorts (23) , boîtiers qui comportent des orifices (24) à travers lesquels passent les boulons (21), et qui présentent une forme allongée pour permettre le déplacement des boîtiers '(22) dans le but d'absorber les déformations élastiques de la vanne, et qu'aux fermetures élastiques (22) de l'un des côtés de la vanne sont associés des goujons ou boulons (25) qui assurent une liaison articulée entre la plaque de support inférieure (18) et la plaque de base fixe supérieure (4), tandis que, de l'autre côté, le verrouillage est effectué à l'aide de crochets (26) qui permettent d'ouvrir facilement le mécanisme pour son examen, sa réparation ou pour remplacer ses éléments. 4. Vanne à glissière pour installations sidérurgiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit de réfrigération (29) terminé par des tubulures (30) qui sont orientées vers les fermetures élastiques (22) pour réduire le plus possible le niveau thermique de ces dernières, la vanne étant dotée en outre, à un niveau inférieur, d'un écran double (28), situé sur la moitié extrême de la buse inférieure ou externe (13).