Brevet FR2642684A1 — publié le 19900810

DISPOSITIF POUR LA FIXATION ET LE REFROIDISSEMENT D'UN BLOC EN GRAPHITE D'UNE PAROI EN GRAPHITE D'UN MOULE La présente invention concerne un dispositif pour la fixation et le refroidissement d'un bloc en graphite d'une paroi en graphite d'un moule. Plus particulièrement, elle concerne un dispositif permettant le refroidissement des blocs individuels de moulage en graphite constitutifs des parois d'un moule, par introduction d'un jet pulvérisé de fluide de refroidissement dans des espaces ménagés à l'intérieur desdits blocs. Des parois de ce type sont notamment utilisés dans des moules de coulée sous pression de produits métallurgiques tels que des brames. Ces parois sont disposées verticalement face à face pour constituer les faces de grandes dimensions de ces moules, les autres faces étant forméespar des entretoises intercallées entre ces parois. Des dispositifs de refroidissement de ce type sont notamment décrits dans les documents FR 1 557 481 et US 3 590 904. Dans ces dispositifs, les blocs de graphite comportent des alésages verticaux dans lesquels sont introduits des rampes ou des gicleurs de pulvérisation du liquide de refroidissement. Un inconvénient de ces dispositifs est que le liquide ruisselant sur les parois des alésages, tombe librement dans la fosse ou la goulotte ménagée sous le moule et se mélange aux poussières et autres déchets qui y sont collectés. Cette eau doit de ce fait être traitée et filtrée pour être évacuée ou réutilisée. Un autre inconvénient réside dans le système de maintien des blocs de graphite, qui sont maintenus sur un flasque ou châssis portegraphite par des plaquettes de fixation partiellement insérées dans les alésages de refroidissement et boulonnées sur le châssis. A moins de démonter complètement ces plaquettes de fixation pour déposer les blocs de graphite, il n'est pas possible de déplacer ceux-ci l'un par rapport à l'autre, par exemple pour nettoyer, après une coulée, le plan de joint entre deux blocs au cas o du métal s'y serait infiltré. Un autre système de maintien des blocs de graphite consiste à les maintenir sur le châssis par des plaquettes de fixation insérées dans une rainure longitudinale du graphite et boulonnées sur le châssis. L'un des inconvénients majeurs de ces rainures est de créer un affaiblissement et une amorce de rupture en tête et en pied des blocs de graphites réduisant ainsi leur durée de vie. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et de faciliter le positionnement et la fixation des blocs de graphite sur le châssis porte-graphite. Un autre but est d'assurer la régularité du refroidissement et de pouvoir adapter facilement le refroidissement de chacun des blocs. Avec ces objectifs en vue, la présente invention a pour objet un dispositif pour la fixation et le refroidissement d'un bloc de graphite d'une paroi en graphite d'un moule, comportant des moyens de fixation supérieurs et inférieurs dudit bloc sur un châssis porte-graphite et des moyens d'introduction d'un fluide de refroidissement dans des alésages verticaux ménagés dans ledit bloc. Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que les moyens de fixation inférieurs constituent un collecteur du fluide de refroidissement introduit dans lesdits alésages. Grâce à l'invention, le fluide de refroidissement introduit dans les alésages du bloc peut être facilement recueilli et canalisé ce qui permet de le réutiliser directement sans nécessité de le traiter. De plus le collecteur assurant également la fixation du moule sur les châssis, la construction du moule en est facilitée. Selon une disposition particulière de l'invention le collecteur comporte à sa partie supérieure une rainure horizontale longitudinale, parallèle à la surface de la paroi du moule, cettte rainure recevant une glissière ou lardon inférieur pourvu d'éléments tubulaires insérés dans les alésages du bloc de graphite, à l'extrémité inférieure de ceux-ci. Les éléments tubulaires débouchent en regard d'orifices d'entrée du collecteur. Le contact entre le lardon inférieur et le collecteur assure l'étanchéité de manière à éviter des fuites de fluide de refroidissement sous le bloc de graphite. Le lardon inférieur peut coulisser longitudinalement dans la rainure du collecteur, ce qui d'une part facilite le positionnement du bloc par rapport au châssis dans la mesure o l'alignement entre les alésages du bloc et les orifices d'entrée du collecteur n'a pas besoin d'être réalisé avec une grande précision, et, d'autre part, permet sans démonter le bloc, de le faire légèrement coulisser pour, par exemple, nettoyer l'interface entre deux blocs voisins, et surtout pour laisser la liberté nécessaire à assurer le serrage longitudinal des blocs ou leur dilatation. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va être faite à titre d'exemple d'un dispositif conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue partielle de face d'une des parois de grandes dimensions en graphite d'un moule de coulée sous pression, - la figure 2 est une vue de détail d'un bloc de graphite et de ses moyens de fixation et de refroidissement. - la figure 3 est une vue en coupe du bloc de graphite selon la ligne III-III de la figure 2. - la figure 4 est une vue similaire montrant une variante des moyens de fixation. - la figure 5 est une vue simplifiée d'une variante des moyens de récupération d'eau permettant l'injection occasionnelle d'air comprimé dans les alésages des blocs de graphite. A la figure 1 est representée une partie de la paroi disposée verticalement d'un moule pour la coulée sous pression de produits métallurgiques, notamment de brames en acier. Un moule de ce type comporte deux de ces parois se faisant face et constituant les parois de grandes dimensions du moule, les autres parois étant constituées d'entretoises, non représentées, insérées entre les grandes parois, de manière à former un volume de forme parallélépipédique dans lequel le métal liquide est introduit sous pression par un orifice ménagé entre l'entretoise inférieure, l'entretoise antérieure et les deux parois latérales. La paroi est constituée d'une pluralité de blocs en graphite 1 assemblés jointivement pour former une surface 10 plane à l'intérieur du moule. Les blocs de graphite comportent des alésages 2 verticaux situés dans un même plan vertical parallèle à la surface 10 de la paroi. Ces alésages peuvent éventuellement comporter une chemise inox, à leurs parties supérieure ou inférieure, pour assurer la protection du graphite, la chemise supérieure ayant une longueur suffisante choisie pour minimiser les effets du refroidissement direct du graphite par pulvérisation dans la zone supérieure des blocs. A leur partie supérieure, les blocs comportent des moyens 3 d'alimentation d'un fluide de refroidissement, couramment de l'eau. L'eau pulvérisée ruisselle sur les parois internes des alésages et par gravité s'écoule vers l'extrémité inférieure de ceux-ci, o elle est collectée par des collecteurs 5. Chaque collecteur est relié à un seul bloc de graphite et comporte un orifice de sortie 53, débouchant dans une goulotte 6, qui à son tour collecte l'eau provenant des différents collecteurs associés respectivement à chaque bloc. Ces différents éléments sont représentés plus en détail sur les dessins des figures 2 et 3. Tous les blocs d'une paroi sont fixes sur un même châssis porte- graphite 7. Ce châssis présente une section en forme de C dans lequel les blocs de graphite pénètrent partiellement, un jeu étant ménagé entre les faces supérieures 11 des blocs et la partie supérieure en débord 7' du châssis, qui constitue la branche supérieure du C. Le bloc de graphite repose sur la partie inférieure en débord 7" du châssis, qui constitue la branche inférieure du C, par l'intermédiaire d'une cale 60 en matériau thermiquement isolant. Les moyens d'alimentation en eau de refroidissement comportent un flexible d'alimentation 31 connecté à un distributeur 32 dont les sorties 32' sont reliées aux extrémités supérieures des alésages 2. Le distributeur 32 est constitué d'un bottier de répartition 33 pourvu de tubes 34 dont les extrémités de sortie débouchent en face des alésages 2 dans des éléments cylindriques creux 35 auxquels ils sont liés de manière étanche. Les éléments cylindriques 35 ont un diamètre extérieur égal à celui des alésages et ils sont partiellement insérés dans ceux-ci à leurs extrémités supérieures. A la partie inférieure de ces éléments cylindriques sont fixes également de manière étanche des tubes de liaison 36 qui portent des buses de pulvérisation 37. Les éléments cylindriques creux 35 peuvent également comporter des tubes d'évent traversant 42 qui permettent l'échappement de la vapeur produite par le refroidissement par pulvérisation. Ces éléments cylindriques creux 35 ayant un diamètre interne nettement supérieur à celui des tubes de liaison, ils constituent des nourrices ou réservoirs tampons individuels pour l'eau de refroidissement alimentant chaque alésage. Ceci permet de limiter les effets, sur le débit d'eau pulvérisé par les buses, d'éventuelles variations de la pression d'alimentation, et par suite les variations de débit, et donc de refroidissement, entre les différents blocs de la paroi, et aussi entre les alésages d'un même bloc. Cette disposition permet de plus de modifier aisément la profondeur de pénétration des busettes dans les alésages en changeant seulement le tube de liaison 36 entre l'élément cylindrique 35 et la buse 37, ce qui permet notamment de définir des zones de refroidis- sement préférentielles de hauteur choisie en fonction de la hauteur de la brame coulée. Les parties supérieures des éléments cylindriques 35 qui dépassent au dessus de la surface supérieure du bloc sont fixées sur un lardon supérieur 38 qui les maintient en position relative. Un ou des crapauds 39 sont placés en appui sur le lardon 38, et vissés sur le chassis 7 pour maintenir ledit lardon et par suite le bloc 1 à sa partie supérieure; Pour éviter que le bloc 1 ne se déplace vers le châssis, notamment sous l'effet de la pression ferrostatique lors de la coulée, des cales 14 sont insérées entre la face arrière 13 du bloc, et le châssis. L'épaisseur de ces cales est ajustée en fonction de la distance séparant la face arrière 13 des alésages 2. Un jeu longitudinal est ménagé entre les parties en débord 40 du crapaud 39 et les tubes 34 d'alimentation en eau, de manière à autoriser un léger déplacement des moyens d'alimentation en eau 3 et donc du bloc auquel ils sont liés, par rapport au crapaud 39 qui est fixe en position par rapport au châssis. Le collecteur 5 est fixé par des vis sur le châssis 7. Il comporte des orifices d'entrée 51 qui débouchent dans une chambre interne 52 du collecteur, dont la partie inférieure comporte un orifice de sortie 53 qui débouche dans la goulotte de récupération 6 située sous le châssis porte-graphite 7. Le collecteur comporte à sa partie supérieur une rainure 54 qui reçoit, avec possibilité de déplacement longitudinal dans celle-cii parallèlement à la surface interne 10 de la paroi du moule, un lardon inférieur 55. Le lardon inférieur 55 est pourvu d'éléments tubulaires 56 insérés dans les alésages 2 du bloc 1 à l'extrémité inférieure de ceux-ci, en face des orifices d'entrée 51 du collecteur. Le collecteur 5 est plaqué de manière étanche sous le lardon inférieur 55. Grâce à la rainure 54, dans laquelle peut coulisser le lardon inférieur 55, il est possible de déplacer longitudinalement le bloc 1 par rapport au collecteur 5 et donc par rapport au châssis porte-graphite 7. Comme on l'aura déjà compris, le dispositif selon l'invention de fixation de blocs en graphite sur un châssis pour former les parois de grandes dimensions d'un moule, autorise donc une certaine latitude dans le positionnement longitudinal desdits blocs, qui résulte du léger décalage autorisé d'une part entre le bloc de graphite et le collecteur qui lui sert de soutien et de fixation inférieure, et d'autre part entre le bloc et les moyens d'alimentation en eau qui lui sont liés et le crapaud fixe assurant sa fixation supérieure. Le décalage au niveau des fixations supérieures est par ailleurs autorisé par la liaison souple procurée par le tuyau flexible d'alimentation 31. Bien entendu ce décalage du bloc doit être suffisamment faible pour que les orifices d'entrée du collecteur restent au moins en grande partie en face des alésages du bloc. Par ailleurs il est possible, par simple desserrage des collecteurs, 5 et des crapauds 39, de faire glisser les blocs de graphite l'un par rapport à l'autre, pour permettre, comme déjà indiqué, de nettoyer l'espace entre deux blocs, sans nécessité de déposer ceux-ci. Dans la variante représentée à la figure 4, seuls sont modifiés certains éléments des moyens de fixation du bloc 1 sur le châssis 7. Dans cette variante le lardon 38 est remplacé par une plaque d'appui supérieure 58, de plus grande largeur que le lardon 38 dans la direction perpendiculaire à la face 10 du bloc 1, qui s'étend vers la face arrière 13 dudit bloc pour s'engager sous la partie supérieure en débord 7' de ce chassis. Cette plaque d'appui supérieure s'insère avec jeu entre la face supérieure ll du bloc et la face inférieure de la partie en débord 7'. De même manière que dans la première variante, la plaque est maintenue par le crapaud 39. A la partie inférieure du bloc, le lardon inférieur 55 est remplacé par une plaque d'appui inférieure 59, similaire à la plaque d'appui supérieure 58, qui s'insère entre la face inférieure 12 du bloc et la face supérieure de la partie inférieure en débord 7" du chesssis 7. La rainure 54 du collecteur 5 dans sa première variante représentée figure 3, est ici supprimée et le collecteur comporte une baguette longitudinale 54' qui s'applique sur le bord 59' de la plaque d'appui inférieure 59 le plus éloigné du châssis 7, pour maintenir la partie inférieure du bloc 1 plaqué vers le châssis. Le collecteur 5 assure de ce fait la même fonction de maintien du bloc 1 à sa partie 7 -2642684 inférieure, que le crapaud 39 le fait pour sa partie supérieure. Une feuille de matériau thermiquement isolant 60' est placée entre la plaque d'appui inférieure 59 et la face supérieure de la partie inférieure en débord 7" du châssis, pour éviter l'échauffement par conduction du châssis par le bloc graphite et la plaque d'appui inférieure 59. Dans cette variante, l'encastrement dans le graphite des éléments cylindriques creux 35 et des éléments tubulaires 56 combinés aux plaques 58,59, est mieux assuré dans la mesure o, à la partie supérieure, la plaque 58 est plus large et maintenue horizontalement, et surtout, à la partie inférieure, parce que la plaque 59 est maintenue fermement par le poids même du bloc de graphite. Ainsi le risque de détérioration du graphite au niveau de la surface de contact entre les plaques 58,59 et le bloc de graphite 1 est réduit. Dans la variante représentée à la figure 5, les goulottes de récupération 6 fixées sous le châssis porte-graphite 7 sont reliées par des flexibles 61 à une première tuyauterie 62 débouchant dans une seconde tuyauterie 63 entre deux vannes pouvant obturer cette seconde tuyauterie. Lorsque la vanne supérieur 64 est fermée et la vanne inférieure 65 est ouverte, l'eau collectée par les goulottes 6 s'écoule par les flexibles 61, la tuyauterie 62 et la vanne inférieure pour êtré évacuée ou récupérée pour recyclage. En fermant la vanne inférieure 65, et en ouvrant la vanne supérieure 64, de l'air, fourni par des moyens de soufflage tels qu'un ventilateur 66 relié à la seconde tuyauterie 63 en amont de la vanne supérieure 64, peut être soufflé dans le circuit et donc dans les alésages 2 des blocs de graphite, cet air pouvant s'échapper à la partie supérieure des alésages, par exemple, par les tube d'évent 42. L'un des avantages supplémentaires de la disposition du circuit de récupération étanche qui vient d'être décrit, est donc de permettre la mise occassionnelle sous pression d'air des alésages 2 des blocs de graphite, et d'éviter ainsi la pollution des circuits et de l'eau pendant les opérations, réalisées avant chaque coulée, de nettoyage et d'enduisage des blocs de graphites. L'invention n'est pas limitée au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple. Bien que le dispositif selon l'invention soit particulièrement avantageux pour la fixation et le refroidissement des blocs en graphites constitutifs des parois de 8 2642684 grandes dimensions d'un moule de coulée sous pression, il peut s'appliquer d'une manière générale à des parois refroidies pour d'autres moules, les blocs constitutifs de ces parois pouvant être réalisés en d'autres matériaux que le graphite. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour la fixation et le refroidissement d'un bloc de graphite (1) d'une paroi en graphite d'un moule comportant des moyens de fixation inférieurs et supérieurs dudit bloc sur un chassis porte- graphite (7) et des moyens d'introduction (3) d'un fluide de refroidissement dans des alésages verticaux (2) réalisés dans ledit bloc, caractérisé en ce que les moyens de fixation inférieurs constituent un collecteur (5) du fluide de refroidissement introduit dans lesdits alésages. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit collecteur (5) comporte des orifices d'entrée (51) situés en face desdits alésages (2) et reliés à ceux-ci de manière étanche, et un orifice de sortie (53). 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur (5) comporte à sa partie supérieur une rainure (54) longitudinale horizontale qui reçoit un lardon inférieur (55) pourvu d'éléments tubulaires (56) insérés dans les alésages (2) du bloc de graphite. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation et d'introduction du fluide de refroidissement comprennent au dessus dudit bloc (1), un distributeur (32) de fluide de refroidissement dont les sorties (32') sont reliées aux extrémités supérieures des alésages (2) du bloc. ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le distributeur comporte à sa partie inférieure un lardon supérieur (38) pourvu d'éléments cylindriques creux (35) qui pénètrent dans les alésages (2) du bloc. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de fixation supérieurs comportent des crapauds (39) s'apppuyant sur le lardon supérieur (38) et vissés sur le chassis (7), un jeu longitudinal étant prévu entre les crapauds et le distributeur. 7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments cylindriques creux (35) du lardon supérieur portent à leurs extrémités inférieures des tubes de liaison (36) pourvus de buses de pulvérisation (37). 8) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments cylindriques creux (35) comportent des tubes d'évent traversants (42). 9) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de soufflage d'air (66) dans les alésages (2), ces moyens étant reliés de manières étanche aux collecteurs (5).