Brevet FR2680179A1 — publié le 19930212

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés à un dispositif de bouchage des trous de coulée des hauts-fourneaux. On sait que l'on utilise à l'heure actuelle des dispositifs spécialement conçus dans ce but, généralement désignés sous l'appellation de "boucheuse" dont la fonction est d'injecter des masses réfractaires dites masses de bouchage dans les orifices qui sont pratiqués à la base des hauts-fourneaux pour la coulée du métal liquide. Les boucheuses actuellement réalisées sont généralement constituées d'une enveloppe cylindrique étanche dans laquelle est prévue un piston pouvant se déplacer dans une chambre étanche délimitée dans ladite enveloppe et contenant la masse réfractaire de bouchage, ce piston dit piston de compression étant déplacé par un système de poussée approprié pour injecter la masse de bouchage dans le trou de coulée au travers d'un tube d'évacuation prévu à l'extrémité de ladite boucheuse, ce tube débouchant et s'appliquant sur le trou de coulée. Genéralement, le débouchage du trou de coulée s'effectue soit par perforation, en utilisant le foret d'une perforatrice soit, de plus en plus souvent en plaçant une barre métallique dite barre perdue dans la masse de bouchage en place dans le trou de coulée. Cette barre est habituellement enfoncée dans la masse de bouchage, après injection de cette dernière, en utilisant la perforatrice adaptée à cet effet et, lors de la coulée, la barre est extraite de la masse de bouchage, ce qui assure le débouchage du trou de coulée, et simultanément le calibrage de ce dernier. Cette méthode présente un intérêt certain cependant elle présente l'inconvénient de devoir mettre en oeuvre deux opérations successives avec deux outils différentes : la boucheuse pour l'injection de la masse de bouchage et la perforatrice adaptée pour la mise en place de la barre perdue dans la masse de bouchage. La présente invention se propose d'apporter un dispositif perfectionné permettant de réaliser simultanément l'injection de la masse de bouchage dans le trou de coulée et la mise en place d'une barre perdue dans cette masse. Cette invention a donc pour objet un dispositif pour 1' injection de masses réfractaires dites de bouchage dans le trou de coulée d'un haut-fourneau et la mise en place simultanée d'une barre perdue permettant de faciliter le débouchage du trou de coulée par extraction de ladite barre, ce dispositif comprenant une enveloppe cylindrique étanche dans laquelle peut se déplacer un piston de compression de la masse de bouchage sous l'effet d'un système de poussée, l'injection de ladite masse de bouchage étant réalisée par déplacement dudit piston dans une chambre étanche contenant la masse de bouchage et délimitée dans ladite enveloppe, caractérisé en ce que l'axe dudit système de poussée est creux de manière à pouvoir y positionner ladite barre perdue et en ce que l'on y prévoit des moyens permettant de déplacer ladite barre perdue en même temps que s'effectue l'injection de la masse de bouchage, cette barre venant ainsi se positionner dans la masse de bouchage simultanément injectée dans le trou de coulée, où elle demeure après l'exécution de l'opération de bouchage. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention ladite barre perdue est déplacée au travers de l'axe creux dudit système de poussée par l'intermédiaire d'une barre de poussée qui est entraînée en translation par tout moyen approprié tel que notamment un moto-réducteur entralnant un rouleau à gorge ou à crans sur lequel prend appui ladite barre de poussée, des moyens pouvant en outre être prévus pour entralner en rotation hélicoidale ladite barre perdue lors de son déplacement longitudinal par la barre de poussée pour sa mise en place dans la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée. Selon une autre caractéristique de 1 invention, le système de poussée peut être réalisé sous la forme d'un vérin à double effet actionné par un système hydraulique ou pneumatique ou bien par un système électro-mécanique. Selon l'invention, la barre perdue peut être montée dans le dispositif de bouchage soit par l'avant, soit par l'arrière. Elle peut être constituée en un ou plusieurs éléments. Selon l'invention, cette barre perdue est réalisée en tout matériau approprié notamment métallique tel que de l'acier ou en réfractaires, cermets, carbure de silicium, etc., elle peut être pleine ou bien elle peut être munie d'un canal axial sur lequel débouchent des canaux radiaux débouchant eux-mêmes sur la périphérie extérieure de ladite barre perdue, de manière à permettre d'injecter ou d'évacuer diverses compositions, notamment des gaz au travers de la masse de bouchage. Selon l'invention, l'extrémité de la barre perdue qui, à l'issue du bouchage est située au débouché du trou de coulée dans le haut-fourneau, est munie d'une plaque en forme de disque de manière à retenir le champignon de masse réfractaire de bouchage qui se forme dans le hautfourneau autour du bouchage lors de l'injection de ladite masse. La barre métallique, par conduction, permet également d'assurer la cuisson plus rapide de la masse injectée dans l'axe du trou de coulée et notamment de la poche froide qui se situe en arrière du champignon. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé qui en illustre divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur le dessin - la figure 1 est une vue partielle représentant le dispositif de bouchage selon la présente invention en cours de fonctionnement pour l'injection de la masse de bouchage et simultanément la mise en place de la barre perdue dans le trou de coulée d'un haut-fourneau, cette vue partielle étant une coupe axiale longitudinale. La figure 2 est une vue schématique en coupe axiale longitudinale d'un dispositif de bouchage perfectionné selon la présente invention et, La figure 3 est une vue partielle schématique en coupe axiale longitudinale illustrant un exemple de réalisation d'une barre perdue. En se référant à la figure 1 et ainsi qu'on l'a précisé dans le préambule de la présente description, le dispositif de bouchage objet de la présente invention, désigné dans son ensemble par la référence 10 est conçu de façon à simultanément injecter une masse réfractaire de bouchage dans le trou de coulée 12 d'un haut-fourneau 14 et à mettre en place une barre perdue 16 dans la masse de bouchage ainsi injectée dans le trou de coulée. Lors de la coulée, ladite barre perdue 16 est extraite de façon à assurer le débouchage du trou de coulée et le calibrage de ce dernier. On se réfère maintenant à la figure 2 qui représente un mode de réalisation préféré du dispositif de bouchage selon l'invention. Ce dispositif comprend un corps 18 constitué d'une enveloppe de forme généralement cylindrique dont la partie avant (côté droit en regardant la figure 2) comporte une chambre de stockage et de compression de la masse réfractaire de bouchage. Cette masse est introduite dans la chambre 20 au travers d'un orifice obturé par une plaque 24 et elle est injectée, comme on le verra ciaprès, dans le trou de coulée au travers de l'orifice d'injection 26 débouchant dans la chambre de stockage et de compression 20. Dans le corps 18 est prévu le piston de compression de la masse de bouchage positionné dans la chambre 20. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin ce piston de compression est un piston à double effet comportant deux pistons 28 et 28'commandés par un système de poussée soit hydraulique ou pneumatique soit électro-mécanique. L'axe du système de poussée est creux de façon à y positionner la barre perdue 16 cette dernière pouvant se déplacer, de la manière décrite ci-après au travers dudit axe. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 2 l'axe du système de poussée est constitué par la tige creuse 30 du vérin double effet 28 et 28', la barre perdue 16 pouvant se déplacer d'un mouvement de translation longitudinal au travers de cette tige creuse 30, qui en assure le guidage lors de ce déplacement. L'étanchéité est assurée d'une part par la présence des joints d'étanchéité tel que 32, 32' qui sont prévus sur les entretoises de guidage de la tige creuse 20 et d'autre part, grâce à la présence d'une chambre 36 dans laquelle s'effectue la récupération des fuites de masse de bouchage au travers du vérin 28. Les matériaux qui constituent les différents joints d'étanchéité du dispositif selon l'invention sont choisis de manière à résister à des températures supérieures à 1000C. La barre perdue 16 est déplacée au travers de la tige creuse 30 à l'aide d'une barre de poussée 38 positionnée axialement dans le corps 18 et entralné par l'intermédiaire de tout système approprié, par exemple par un rouleau à gorge ou à cran 40 mû par un moteur 42. La barre est guidée d'une part par un rouleau libre 44 placé en regard du rouleau moteur 40 et d'autre part par l'intermédiaire de rouleaux libres à gorge ou à cran 46 montés sur axes. Le moteur 42 peut être du type électrique, pneumatique ou thermique. On peut également utiliser un moteur pas à pas. La barre perdue 16 peut être mise en place dans le dispositif de bouchage soit par l'avant, soit par l'arrière de ce dernier. L'extrémité de cette barre 16 peut être munie d'une plaque de fond 48 en forme de disque circulaire éventuellement vissée sur ladite extrémité, cette plaque permettant de retenir la masse de bouchage au point le plus bas du trou de coulée 12 ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1. La barre perdue 16 peut être réalisée en un ou plusieurs éléments, pouvant être reliés entre eux par un système du type généralement dénommé "pointe de diamant" permettant d'obtenir une rotation hélicoïdale des éléments de la barre perdue lors de sa mise en place dans le trou de coulée. De même, on peut également prévoir ce même système "pointe de diamant" à l'extrémité 38' de la barre de poussée 38 de manière que cette dernière communique ce mouvement de rotation hélicoïdal à la barre perdue 16 lors de sa translation longitudinale. Le fonctionnement du dispositif de bouchage selon l'invention est le suivant En même temps que s'effectue l'injection de la masse de bouchage au travers de l'orifice d'évacuation 26 par déplacement du piston 28 dans la chambre 20, le système d'entralnement ( rouleau 40 - moteur 42 ) déplace longitudinalement la barre de poussée 38, laquelle repousse la barre perdue 16 au travers de la tige creuse 30 du système de poussée. Cette barre perdue est donc mise en place dans le trou de coulée en même temps qu'est injectée la masse de bouchage. La progression de la barre perdue s'effectue à une vitesse variable et à un moment déterminé en fonction de la plasticité de la masse réfractaire de bouchage ainsi injectée. La barre perdue 16 peut être réalisée par exemple en acier ou en tout matériau réfractaire approprié. Elle peut être soit pleine, soit pourvue de canaux permettant l'injection de toutes compositions voulues (notamment des gaz). Cette variante de l'invention est représenté sur la figure 3 sur laquelle on voit que la barre perdue 16' comporte un canal axial 50 sur lequel débouche des canaux radiaux tels que 52. Ces canaux radiaux 52 débouchent sur la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée. Grâce à cette disposition il est possible, lors du fonctionnement du haut-fourneau, d'injecter ou d'évacuer au travers de la barre perdue des compositions gazeuses (notamment CO ou C02) au travers de la masse de bouchage, notamment en vue de sa conservation. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour 1' injection de masses réfractaires dites de bouchage dans le trou de coulée d'un haut-fourneau et la mise en place simultanée d'une barre perdue permettant de faciliter le débouchage du trou de coulée par extraction de ladite barre, ce dispositif comprenant un corps (18) réalisé sous la forme d'une enveloppe cylindrique étanche dans laquelle peut se déplacer un piston de compression (28) de la masse de bouchage sous l'effet d'un système de poussée, l'injection de ladite masse de bouchage étant réalisée par déplacement dudit piston dans une chambre étanche (20) contenant la masse de bouchage et délimitée dans ladite enveloppe, caractérisé en ce que l'axe (30) dudit système de poussée est creux de manière à pouvoir y positionner ladite barre perdue (16) et en ce que l'on y prévoit des moyens permettant de déplacer ladite barre perdue en même temps que s'effectue l'injection de la masse de bouchage, cette barre perdue venant ainsi se positionner dans la masse de bouchage simultanément injectée dans le trou de coulée, où elle demeure après l'exécution de l'opération de bouchage. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en de que ladite barre perdue (16) est déplacée au travers de l'axe creux dudit système de poussée par l'intermédiaire d'une barre de poussée (38) qui est entrainée en translation par un système moteur (40-42). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit système moteur est un moto-réducteur (42) entraînant un rouleau à gorge ou à crans (40) sur lequel s'appuie ladite barre de poussée (38). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que l'on prévoit des moyens pour entralner en rotation hélicoïdale ladite barre perdue (16) lors de son déplacement par la barre de poussée (38) pour sa mise en place dans la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le système de poussée est réalisé sous la forme d'un vérin à double effet (28 - 28') actionné par un système hydraulique, pneumatique ou électro-mécanique, ladite barre de poussée se déplaçant au travers de la tige creuse (30) dudit vérin. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la barre perdue (16) peut être montée dans le dispositif de bouchage soit par l'avant, soit par l'arrière. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite barre perdue (16) est constituée en un ou plusieurs éléments pouvant être relié entre eux par un système permettant une rotation hélicoïdale desdit éléments dans le trou de coulée lors de l'injection de la masse de bouchage. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite barre perdue (16) est pleine. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ladite barre perdue (16') est munie d'un canal axial (50) sur lequel débouchent des canaux radiaux (52) débouchant eux-mêmes sur la périphérie extérieure de ladite barre perdue, de manière à permettre d'injecter ou d'évacuer diverses compositions, notamment des gaz au travers de la masse de bouchage. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'extrémité de la barre perdue (16, 16') qui, à l'issue du bouchage est situé au débouché du trou de coulée (12) dans le haut-fourneau (14), est muni d'une plaque de fonds (48) en forme de disque de manière à retenir le champignon de masse réfractaire de bouchage qui se forme dans le haut-fourneau autour du bouchage lors de l'injection de ladite masse.