Brevet FR2683753A1 — publié le 19930521

Plaque d'obturateur pour un obturateur à tiroir d'une cuve contenant un bain de métal en fusion La présente invention concerne une plaque d'obturateur pour un obturateur à tiroir d'une cuve contenant un bain de métal en fusion comportant une plaque réfractaire pourvue d'un orifice d'écoulement et un insert qui entoure ledit orifice d'écoulement et sert à l'introduction de gaz. Dans un obturateur à tiroir selon le document DE-PS 19 38 117, il est prévu une plaque d'obturateur fixe du type indiqué pourvue d'un manchon annulaire perméable au gaz qui entoure l'orifice d'écou- lement Ce manchon permet d'introduire du gaz lorsque l'obturateur à tiroir est fermé, grâce à quoi on évite la solidification de métal en fu- sion dans la busette de coulée de la cuve De la même manière, il est possible d'envoyer du gaz dans ledit manchon annulaire lorsque l'obtu- rateur est ouvert, c'est-à-dire pendant la coulée, afin d'empêcher la formation de dépôts dans l'orifice d'écoulement ou à des fins d'étan- chéité pour interdire l'absorption d'oxygène ou d'air par le métal en fu- sion qui s'écoule Le matériau poreux constituant le manchon annulaire n'a pas une résistance à l'abrasion aussi élevée que celle par exemple de la plaque elle-même, qui habituellement est réalisée en matériau fort réfractaire compacté Des phénomènes d'érosion peuvent ainsi ap- paraître très rapidement dans la région dudit manchon annulaire, les- quels phénomènes peuvent rendre inutilisable la plaque de fond com- portant le manchon annulaire. L'objectif de la présente invention est d'améliorer une plaque d'obturateur du type indiqué en introduction de manière à obtenir avec celle-ci une injection de gaz très efficace avec une tenue plus élevée et un coût de fabrication réduit de la plaque. Le problème est résolu selon l'invention par le fait que la pla- que réfractaire présente sur sa face opposée à la face de glissement un évidement qui élargit l'orifice d'écoulement et dans lequel est logé un insert en matériau fort réfractaire, lequel insert forme avec la plaque contiguë un joint d'assemblage qui débouche dans l'orifice d'écoule- ment et est destiné à l'introduction de gaz. La plaque d'obturateur selon l'invention permet d'obtenir en premier lieu une introduction de gaz adaptée et efficace En outre, l'in- sert fort réfractaire peut être logé de manière très simple sur le plan de la fabrication dans la plaque et cet agencement permet d'obtenir une longévité équivalente à celle d'une plaque d'obturateur ne comportant pas de manchon-insert d'introduction de gaz. L'insert fort réfractaire est avantageusement monté dans la plaque de manière à former une fente dans la région du joint d'assem- blage et est scellé latéralement dans la plaque et dans une enveloppe de tôle entourant la plaque L'insert repose directement sur la plaque et la fente est formée par les défauts de planéité des surfaces mutuelle- ment en contact. On peut également placer un papier-cale facilement combus- tible entre l'insert et la plaque pour former le joint d'assemblage. Selon un agencement préféré de l'invention, il est prévu tout autour de l'insert une chambre à gaz annulaire qui est formée par l'in- sert lui-même et la cavité dans la plaque, entoure le joint d'assemblage et est connectée à une alimentation en gaz. Le joint d'assemblage présente une faible inclinaison, c'est-à- dire un angle compris entre 5 et 3 M O environ, par rapport à la surface de glissement de la plaque Ainsi le gaz est introduit dans l'orifice d'écoulement jusqu'à la plaque d'obturateur en position de fermeture, ce qui assure la pénétration du gaz dans ladite zone et le brassage de l'acier en fusion présent dans ladite zone. Différents exemples de réalisation ainsi que d'autres avan- tages de l'invention sont décrits dans ce qui suit en se référant aux dessins Ceux-ci représentent: figure 1, une coupe longitudinale d'un obturateur à tiroir re- présenté de manière schématique, comportant une plaque d'obturateur selon l'invention, figure 2, une coupe longitudinale d'une variante de plaque d'obturateur et, figure 3, une autre variante d'une plaque d'obturateur en cou- pe longitudinale. La figure 1 montre une busette de coulée d'une cuve 10 mé- tallurgique non représentée qui contient un bain de métal en fusion, seuls l'enveloppe 13 en acier et le revêtement 11 réfractaire de ladite cuve étant représentés La cuve 10 peut être par exemple un répartiteur dont la busette de coulée régule le bain de métal en fusion s'écoulant dans la lingotière de coulée continue Un manchon 12 est logé dans le revêtement réfractaire 11 Un obturateur à tiroir 20 fixé sur la cuve présente une plaque d'obturateur 22 réfractaire supérieure, une plaque d'obturateur 26 réfractaire inférieure ainsi qu'un coulisseau 24 monté entre lesdites plaques Les plaques d'obturateur réfractaires 22, 24, et 26 comportent chacune un orifice d'écoulement 25, les orifices d'écou- lement étant concentriques avec le manchon 12 lorsque l'obturateur est en position ouverte, et permettant la coulée du bain de métal contenu dans la cuve L'obturateur à tiroir 20, qui est représenté de manière schématique, est connu en soi et n'est par conséquent pas décrit dans le détail Son fonctionnement est également connu; dans la position re- présentée du coulisseau 24, l'obturateur est fermé La plaque d'obtura- teur 22 réfractaire supérieure est montée de manière étanche sur le manchon 12 au moyen d'une liaison dite à tenon/mortaise et elle est constituée d'une enveloppe 35 en tôle, d'une plaque 31 scellée dans la- dite enveloppe et d'un insert 30 scellé dans dans ladite plaque. Conformément à l'invention, la plaque d'obturateur 22 porte une plaque 31 réfractaire avec sur sa face opposée à la face de glisse- ment 22 ', un évidement qui élargit l'orifice d'écoulement 25 et dans le- quel est logé un insert 30 fort réfractaire qui, avec la plaque 31 conti- guë, forme un joint d'assemblage 32 qui débouche dans l'orifice d'écoulement 25 et sert à l'injection de gaz L'insert 30 en forme de manchon est logé dans la plaque de manière à ménager autour de lui u- ne chambre à gaz 36 annulaire qui est délimitée par ledit insert et l'évidement de la plaque 31, entoure le joint d'assemblage 32 exempt de mortier et est connectée à une alimentation en gaz 33 Dans la ré- gion du joint d'assemblage 32, l'insert 30 repose directement sur la plaque 31 et l'espace nécessaire au passage du gaz est obtenu par les défauts de planéité des surfaces mutuellement en contact En outre, le joint d'assemblage 32 est légèrement incliné vers le bas par rapport à la face de glissement de la plaque 31, par exemple avec un angle de , et débouche dans l'orifice d'écoulement 25. Lorsque l'obturateur à tiroir est fermé notamment, par exem- ple avant la coulée, le gaz est envoyé en quantité déterminée par im- pulsions ou en continu dans la chambre 36 annulaire par l'intermédiai- re de l'alimentation 33 et, de là, est soufflé dans l'orifice d'écoulement à travers le joint d'assemblage 32 Le bain de métal présent dans l'orifice 25 est ainsi brassé, ce qui évite sa solidification pendant un laps de temps relativement important allant jusqu'à quelques minutes. Le joint d'assemblage 32 incliné vers le bas permet également d'obte- nir le brassage du bain de coulée situé juste au-dessus de la plaque d'obturateur 24 Naturellement, le joint d'assemblage 32 décrit permet aussi l'introduction de gaz lorsque l'obturateur à tiroir est ouvert. La distance entre la surface de glissement 22 ' de la plaque 31 et le joint d'assemblage 32 est choisie de manière telle, que le joint d'assemblage 32 soit situé en dehors de la zone d'usure la plus forte- ment sollicitée de la plaque 31, l'usure au niveau de la surface de glis- sement 22 ' de la plaque étant la plus forte dans la région de l'orifice d'écoulement 25 La distance optimale est d'au moins 5 millimètres; elle peut aller jusqu'à 20 mm dans certains cas d'application L'insert en manchon fort réfractaire est scellé dans l'enveloppe 35 en tôle qui entoure la plaque 31 réfractaire et, au-dessus de la chambre à gaz 36, dans l'évidement de la plaque 31 Ainsi, la plaque d'obturateur 22 selon l'invention est simple à fabriquer permet d'injecter du gaz de manière adaptée et offre grande durée de vie. La plaque d'obturateur 40 représentée à la figure 2 est elle aussi constituée d'une plaque 41 réfractaire avec une surface de glisse- ment 41 ' et un évidement, d'un insert 42 fort réfractaire logé dans cel- le-ci et d'une enveloppe 45 en tôle qui entoure la plaque 41 et l'insert 42 Un papier-cale 43 ' facilement combustible ou un matériau dont l'effet est similaire est placé dans le joint d'assemblage 43 entre l'insert 42 et la plaque 41, lequel papier-cale a par exemple une épaisseur de 0,1 mm et détermine la largeur de joint Le papier-cale peut en principe avoir une épaisseur comprise entre environ 0,1 et 0, 5 mm et se consume au moins partiellement lors de la coulée du bain de métal Sur le pourtour de l'in- sert 42 est formée une chambre à gaz 44 qui entoure le joint d'assemblage 43 et est connectée à une alimentation en gaz 46 se présentant sous la for- me d'un petit tuyau métallique L'insert 42 est légèrement en saillie par rapport à la plaque et, dans ce cas également, est scellé dans renveloppe en tôle et, au-dessus de la chambre de gaz 44, dans la plaque 41 Cette plaque d'obturateur 40 constitue elle aussi un mode de réalisation idéal de l'invention. Selon la figure 3, une plaque d'obturateur 50 comporte une pla- que 51 réfractaire et une enveloppe 55 en tôle qui entoure celle-ci, la pla- que 51 étant scellée dans l'enveloppe La plaque 51 comporte un bossage 51 ' annulaire qui forme une ouverture 51 " évasée dans laquelle est scellé un insert 52 fort réfractaire Dans l'exemple représenté, le joint d'assem- blage 53 est de nouveau obtenu par montage libre de l'insert 52 sur la pla- que 51 et est perpendiculaire à l'orifice d'écoulement ou parallèle à la sur- face de glissement 50 ' de la plaque Une chambre 54 annulaire qui entou- re le joint d'assemblage 53 permet une répartition uniforme du gaz dans l'orifice d'écoulement, le gaz arrivant par une alimentation 56 en gaz qui débouche dans la chambre annulaire 54 Le bossage 51 ' annulaire de la plaque 51 fait saillie par rapport à l'insert 52 de telle sorte que le man- chon 12 vienne en appui dans l'espace 51 " ainsi formé On obtient ainsi une étanchéité optimale entre le manchon 12 et la plaque 51. Le matériau et la fabrication de l'insert correspondent de préfé- rence à ceux de la plaque Habituellement on utilise surtout un matériau compacté ou moulé contenant de ralumine, de la magnésite ou de la zircone Ces matériaux connus ont donné les meilleurs résultats en fonc- tion des utilisations et permettent une longévité maximale de la plaque. Naturellement, d'autres variantes de réalisation de l'invention sont envisageables. REVENDICATIONS 1 Plaque d'obturateur pour un obturateur à tiroir d'une cuve contenant un bain de métal en fusion comportant une plaque réfractai- re pourvue d'un orifice d'écoulement et un insert qui entoure l'orifice d'écoulement et sert à l'introduction de gaz, caractérisé par le fait que la plaque ( 31, 41, 51) réfractaire présente sur sa face opposée à la face de glissement ( 22 ', 41 ', 50 ') un évidement qui élargit l'orifice d'écoulement ( 25) et dans lequel est logé un insert ( 30, 42, 52) fort ré- fractaire, lequel insert forme avec la plaque ( 31, 41, 51) contiguë un joint d'assemblage ( 32, 43, 53) qui débouche dans l'orifice d'écoule- ment ( 25) et est destiné à l'introduction de gaz. 2 Plaque d'obturateur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le joint d'assemblage ( 32, 53) débouchant dans l'orifice d'écoulement ( 25) est agencé sous forme de fente. 3 Plaque d'obturateur selon la revendication 2, caractérisée par le fait que, dans la région du joint d'assemblage ( 32, 53), l'insert ( 30, 52) repose directement sur la plaque ( 31, 51) réfractaire et la fen- te est obtenue par les défauts de planéité des surfaces en contact mu- tuel. 4 Plaque d'obturateur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, pour former le joint d'assemblage ( 43), on place entre l'insert ( 42) et la plaque ( 41), un papier-cale ( 43 ') facilement combus- tible dont l'épaisseur est comprise entre 0,1 et 0,5 millimètres. Plaque d'obturateur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que le joint d'assemblage ( 32, 43) est légèrement incliné, avec un angle compris 5 et 30 'par rapport à la surface de glissement ( 22 ', 41 ') de la plaque ( 31, 41) et débouche dans l'orifice d'écoulement ( 25). 6 Plaque d'obturateur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait qu'il est prévu tout autour de l'insert ( 30, 42, 52) une chambre de gaz ( 36, 44, 54) annulaire qui est formée par l'insert lui-même et la cavité dans la plaque ( 31, 41, 51), entoure le joint d'assemblage ( 32, 43, 53) et est connectée à une ali- mentation en gaz ( 33, 46, 56). 7 Plaque d'obturateur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que l'insert ( 30) en matériau fort réfractaire est scellé sur son pourtour dans la plaque ( 31) et/ou dans une enveloppe en tôle ( 35) entourant cette dernière et présente sur sa face frontale une rainure ou une languette aux fins de liaison avec un manchon ( 12) monté à la suite. 8 Plaque d'obturateur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que l'insert ( 30, 42, 52) est constitué de matériau fort réfractaire connu en soi compacté ou moulé qui correspond à celui de la plaque ( 31, 41, 51). 9 Plaque d'obturateur selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le matériau de l'insert ( 30, 42, 52) contient essentielle- ment de l'alumine, de la magnésite ou de la zircone. 10 Plaque d'obturateur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que le joint d'assemblage ( 32, 43, 53) est situé une distance de 5 à 20 mm par rapport à la surfa- ce de glissement ( 22 ', 41 ', 50 ') de la plaque ( 31, 41, 51).