Brevet FR2742685A1 — publié le 19970627

INSTALLATION ET PROCEDE DE COULEE CONTINUE DE L'ACIER L'invention concerne une installation de coulée continue de l'acier, comprenant: - un répartiteur monté sur un chariot de répartiteur mobile par rapport à des moules de coulée - un changeur de réfractaires monté sous le répartiteur pour chaque moule de coulée, ce changeur comportant un châssis monté sous le répartiteur, au moins une plaque supérieure fixe et au moins une plaque inférieure remplaçable; des moyens de mise en pression pour appliquer la plaque inférieure contre la plaque fixe , le châssis comportant des moyens de guidage pour recevoir une plaque inférieure de remplacement à coté de la plaque inférieure en cours de coulée, et des moyens d'actionnement pour amener la plaque inférieure de remplacement à la place de la plaque en cours de coulée. Arrière plan technologique Dans le procédé de coulée continue de l'acier, le métal est transféré d'un four ou d'un convertisseur dans une poche et de la poche dans des répartiteurs de coulée continue. Un ou plusieurs trous de coulée sont prévus dans le fond de chaque répartiteur pour alimenter des lignes de coulée. Des dispositifs tels que des fermetures à plaques ou des quenouilles permettant de contrôler de débit de l'écoulement de l'acier sont prévus pour chaque trou de coulée. Dans des moules de petite section utilisés pour produire des billettes ou des brames, il est courant de contrôler l'écoulement de l'acier au moyen d'une simple busette de diamètre calibré qui assure un débit constant sans l'intervention d'un autre dispositif régulateur tel qu'une quenouille ou un tiroir L'usure de cette busette calibrée ou son endommagement lors d'une intervention telle que, par exemple, le passage d'une lance à oxygène peut entraîner l'arrêt de la coulée. Divers dispositifs existent, qui permettent de changer la busette calibrée sans interrompre la coulée. Pour ce faire la busette calibrée est montée mobile sous l'orifice de fond du répartiteur, soit en la montant dans un chariot, soit en l'insérant dans une plaque réfractaire, de manière que l'on puisse pousser le chariot ou la plaque par une plaque neuve qui vient remplacer le chariot ou la plaque en position de coulée de manière à remplacer la busette calibrée usagée par un chariot neuf ou une busette neuve. Un tel procédé nécessite un changeur de réfractaires permettant de supporter les chariots ou plaques neuves ou usagées, un système de guidage pour ces chariots ou ces plaques, un dispositif de mise en pression des chariots ou plaques contre l'orifice de fond du répartiteur et un dispositif d'entraînement permettant d'amener la nouvelle plaque en position de coulée en repoussant la plaque usagée. Dans certains dispositifs connus le dispositif d'entraînement est constitué d'un vérin généralement hydraulique qui est monté en permanence sur le changeur de réfractaires au moins pendant la durée de la coulée. La plaque de remplacement est introduite entre la tête du vérin et la plaque en cours de coulée pour un outil spécial afin d'éviter que l'opérateur n'ait à approcher ses mains de la zone dangereuse autour du jet. Cette disposition présente de nombreux désavantages. En effet, les répartiteurs pour billettes et blooms alimentent généralement de trois à six moules et comportent donc trois à six orifices chacun équipé d'un changeur de réfractaires et d'un dispositif d'entraînement par un chariot répartiteur mobile. L'énergie nécessaire à l'alimentation du vérin doit soit être transportée par un chemin de câbles, soit être fournie au niveau du chariot répartiteur ce qui entraîne, notamment dans le cas des vérins hydrauliques généralement utilisés, des coûts d'investissement élevés pour le tuyautage, les accumulateurs, les vannes de commande. Ces vannes sont généralement inaccessibles ce qui nécessite de les piloter et rend l'installation encore plus complexe De plus, une telle installation de coulée continue est généralement équipée de deux chariots répartiteurs qui permettent de changer de répartiteur sans interrompre la coulée. Il est alors évident que toute l'installation, en particulier celle du dispositif d'entraînement, doit être doublée. Un autre désavantage réside dans la nécessité d'utiliser des vérins à double effet. Les vérins à simple effet avec ressort de rappel ne fonctionnent pas de manière suffisamment fiable pour garantir le retour de la tige du vérin ce qui serait problématique dans la mesure où une intervention manuelle est peu envisageable lorsque le vérin est monté dans le changeur de réfractaires au voisinage du jet de coulée. L'utilisation de tels vérins à double effet double le nombre de tuyaux et aggrave la complexité de l'installation. Dans d'autres dispositifs connus, on utilise un vérin unique pour l'ensemble des lignes de coulée. Cependant ce système nécessite plusieurs opérations successives: - retirer le vérin - mettre en place une plaque de remplacement éventuellement associée à un chariot de plaque dans les guides d'entrée - puis remonter le vérin. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. L'installation comporte un support de la plaque inférieure de remplacement équipé d'un vérin de manière à former un ensemble support-vérin unique pour toutes les lignes de coulées, pour amener en une seule opération la plaque inférieure et les moyens d'actionnement sur l'un quelconque des changeurs. Les avantages de cette installation sont considérables Grâce à cette caractéristique, le vérin et le support ne font qu'une seule pièce qui peut être manipulée aisément. Suivant une autre caractéristique, l'ensemble support-vérin est équipé d'un dispositif de verrouillage qui permet de solidariser l'ensemble support-vérin au châssis du changeur de réfractaires de maniére que lorsque le vérin est actionné les forces induites restent internes à l'ensemble support-vérin et changeur de réfractaires. Le vérin peut être lâché par l'opérateur une fois mis en place. Un déverrouillage manuel extérieur est avantageusement prévu pour permettre de retirer le vérin. Dans une version préférée, l'ensemble support-vérin présente une face de référence perpendiculaire à l'axe de changement venant en appui d'une face d'appui ménagée dans le changeur de réfractaires de manière que lorsque le vérin est actionné, les deux faces de référence soient en appui pour s'opposer aux forces de résistance opposées par les plaques. [Note: je pense que cette caractéristique est déjà connue dans les tiroir(fixation de vérins par baïonnette)] Les faces de références sont avantageusement usinées de manière précise pour garantir la position finale de la plaque neuve lorsqu'elle est entraînée par le vérin. Ainsi on garantit facilement la position de la busette calibrée. Suivant une autre caractéristique, le changeur de réfractaires est aménagé de manière à guider l'ensemble support-vérin lors de sa mise en place de manière que la plaque portée par le support soit positionnée exactement par rapport à la plaque en position de travail. L'ensemble verrouillage, force d'appui et guidage sont avantageusement associés pour garantir l'alignement suffisant de la plaque dans le support en hauteur, en longueur, en horizontalité et en profondeur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le vérin est un vérin à simple effet. Ceci a l'avantage de réduire la connexion à un seul tuyau, donc de diminuer le poids, d'améliorer la maniabilité et de réduire le coût. Le vérin étant enlevé aprés l'échange de plaque; il est aisé pour l'opérateur, hors de la zone de coulée, de repousser manuellement la tige du vérin dans le cas ou le ressort de rappel présenterait un fonctionnement déficient. Suivant une autre caractéristique, l'installation hydraulique est doublée. Une telle installation est en effet peu coûteuse et son doublage offre une très grande sécurité de fonctionnement puisque chaque vérin peut être utilisé indifféremment sur n'importe quel changeur de réfractaires. Dans les systèmes connus, le doublement de l'installation existant pour assurer la même sécurité serait extrêmement coûteuse, voire impossible à réaliser pratiquement puisqu'au moins les vérins ne sont pas accessibles durant la coulée. Suivant une autre caractéristique, l'ensemble support-vérin est remplacé par une plaque de protection lorsqu'il n'est pas sur un changeur de réfractaires. Une telle plaque de protection peut facilement se monter sur le dispositif de verrouillage et de guidage de l'ensemble support-vérin et son épaisseur est facilement moindre que celle de la plaque ce qui conserve toute la visibilité à l'opérateur sur la busette calibrée. Cette plaque protège avantageusement la partie du changeur de réfractaires en vis- à-vis du moule donc du rayonnement et des projections. Il est clair que l'invention ne se limite pas à des moyens d'entraînement constitués par un vérin hydraulique mais que ces moyens peuvent être un vérin à air, un vérin électrique ou tout autre moyen facilement transportable à la main. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit faite en référence aux figures annexées. Sur ces figures - la figure l est une vue en coupe longitudinale d'un changeur de réfractaire conforme à la présente invention - la figure 2 est une vue de dessous du changeur de réfractaire conforme à l'invention représenté sur la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe du changeur de réfractaire représenté sur les figures I et 2, la demi vue de gauche étant prise au niveau de la ligne de coupe 1{Ig-IIIg de la figure 2, la demie vue de droit étant une vue en coupe d'un culbuteur prise au niveau de la ligne lIld-IIld de la figure 2 - la figure 4 est une vue selon la flèche IV de la figure 2. Le répartiteur désigné par la référence générale 2 (figure 1) comporte une paroi de fond épaisse en acier 4 protégée par une couche de matériau réfractaire 6. Un trou de coulée 8 traverse la couche de matériau réfractaire 6. Un changeur de réfractaire, désigné par son ensemble par la référence générale 10, est fixé sous le répartiteur 2. Un anneau 14 est vissé à l'intérieur de la paroi de fond 4 du répartiteur. Une plaque de fond circulaire 15 est vissée sur l'anneau 14, par exemple au moyen de trois vis 16 disposées à 1200 I'une de l'autre. Le changeur de plaque, conforme à la présente invention, monté sur la plaque de base 15, est désigné par la référence générale 20, se compose essentiellement de deux demi châssis, à savoir un demi châssis supérieur 22 et un demis châssis inférieur 24.De préférence, comme dans l'exemple de réalisation représenté, les deux châssis 22 et 24 sont articulés l'un sur l'autre autour d'un axe 26. De préférence le demi châssis supérieur 22 comporte un trou pour l'articulation d'un axe mâle monté sur le demi châssis inférieur 24. Le changeur de réfractaires comporte des moyens de guidage 50 du support 54 de plaque du vérin 100. Ce support 54 est placé, comme représenté sur la figure 1, sous une face de guidage qui le guide en hauteur de manière que la plaque. au moment de l'introduction, soit parfaitement alignée avec la plaque supérieure fixe. Le support de plaque est guidé latéralement par des glissières 50 du châssis du changeur de réfractaires. Des ergots 5 1 faisant saillie sous le châssis vient reprendre la réaction de poussée lorsque le vérin est actionné pour chasser la plaque neuve vers l'avant. Un verrou 53 permet de solidariser le vérin sur le châssis. Ce verrou comporte une tige poussée par un ressort hélicoïdal et dont l'extrémité vient se bloquer dans un trou 55 du châssis. Un bras permet de comprimer le ressort pour faire sortir l'extrémité de la tige du trou et libérer le vérin. Ainsi, I'opérateur n'a pas besoin de maintenir le vérin. Il peut le lâcher pour aller actionner manuellement la vanne de commande. Cette dernière n'a donc pas besoin d'être pilotée à distance comme dans les installations actuellement connues. Elle est donc avantageusement manuelle. Il en résulte une nouvelle simplification. Aprés un changement de réfractaire, le vérin et son support de plaque sont désassemblés du changeur de réfractaires et rangés sur un râtelier sur le plancher de la coulée continue. Ils sont donc prêts pour être utilisés sur un autre changeur de réfractaires. Les changeurs de réfractaires, lorsqu'ils ne sont pas équipés du vérin, reçoivent une plaque de protection. Cette plaque est reçue dans les moyens de guidage destinés au support de plaque du vérin. On a représenté sur la figure 2 une vue de dessous d'un changeur de plaque conforme à l'invention. Le demi châssis supérieur 22 est représenté dans sa position définitive, c'est à dire la position qu'il doit occuper lorsqu'il est fixé sur le répartiteur. Le demichâssis inférieur 24 est ouvert. Les culbuteurs 56 sont montés sur un axe 58. Du fait que l'installation ne comporte qu'un seul vérin on ne peut pas changer simultanément l'ensemble des réfractaires des quatre ou six lignes de coulée. Ceci n'est pas un inconvénient important dans la mesure où le changement peut être différé de quelques minutes le temps d'effectuer un changement sur une ou plusieurs autres lignes. L'installation ne comporte pas non plus d'arrêt d'urgence qui permettrait d'arrêter la coulée sur une, plusieurs, ou l'ensemble des lignes. Ce n'est pas une inconvénient important dans une installation prévue pour la coulée de billettes ou de blooms parce que les trous de coulée sont de petite section. Ils peuvent être obturés aisément à l'aide d'un cône de cuivre placé au bout d'une tige. A la fin d'une séquence de coulée, le répartiteur n'est pas vidé entièrement pour ne pas introduire du laitier dans l'acier coulé. Une certaine quantité d'acier, appelée le loup, reste donc dans le répartiteur et s'y solidifie progressivement. Le loup est évacué en retournant le répartiteur et en le poussant au moyen de vérins hydrauliques à travers les trous de coulée. Sauf dans le cas où l'on utilise des quenouilles, les trous de coulée sont remplis d'acier solidifié au moins jusqu'à la plaque fixe. Les tiges ainsi formées ancrent solidement le loup sur les plaques fixes qui sont elles-mêmes appuyées par leur dos sur le châssis du changeur. On conçoit qu'il est difficile d'extruder l'ensemble de la tige d'acier refroidi, de la plaque et éventuellement de l'enveloppe métallique au travers du trou prévu dans le châssis. Pour de très petites plaques, le trou prévu au-dessus de la plaque supérieure est plus petit que la plaque qui présente elle-même de faibles dimensions. Il y a donc trés peu de place pour les tiges des vérins de déloupage et on risque d'endommager le tiroir si le répartiteur n'est pas parfaitement positionné par rapport aux vérins. C'est pourquoi les vérines ne peuvent être toujours être utilisés. On est alors obligé de nettoyer le trou de coulée au moyen d'une lance à oxygène pour pouvoir retirer le tiroir et délouper le répartiteur. Cette opération est malaisée. Afin de surmonter ce problème, on a imaginé de faire reposer la face d'appui de la plaque fixe sur une fourchette de support amovible. Cette fourchette est retirée, ce qui libère la plaque fixe. Le déloupage est ainsi plus facile. Toutefois cette solution est relativement complexe parce qu'elle exige des piéces supplémentaires. Elle nécessite une épaisseur supplémentaire entre le dos de la plaque et le fond du répartiteur pour loger la fourchette et son mécanisme de blocage. De plus, la fourchette amovible ne permet pas de supporter la plaque sur la totalité de son pourtour Sur ces deux figures le demi châssis supérieur 22 est représenté dans sa position définitive, c'est à dire la position qu'il doit occuper lorsqu'il est fixé sur le répartiteur. Le demi-châssis inférieur 24 est représenté en position ouverte. Grâce à cette caractéristique la plaque fixe est évacuée avec le loup dont elle solidaire. Le recours à une lance à oxygène devient de ce fait inutile, ce qui facilite grandement le déloupage. On a représenté sur la figure 3 une demi vue en coupe au niveau des culbuteurs, et une demi-vue en coupe au niveau du trou de coulée qui montre les boulons en T 80 avec l'écrou 84. Il existe deux manières de monter un changeur de réfractaires selon l'invention sur un conteneur métallurgique. Selon une première méthode, on monte les deux demi-châssis séparément, en commençant par le demi-châssis supérieur. C'est ce demi-châssis qui comporte le trou d'articulation. Cette disposition permet de protéger l'articulation contre les éclaboussures de métal parce que, I'axe étant dirigé vers le haut, il n'y a pas de trou débouchant vers le bas par lequel l'acier pourrait s'introduire et bloquer l'articulation. Le demi-châssis supérieur est prolongé par une extrémité de support Cette extrémité est destinée à prendre appui sur un support solidaire du fond du répartiteur. L'opérateur engage l'extrémité de support dans le support et maintien d'une main l'autre extrémité du demi-châssis. Cette opération est facile car le demi-châssis est léger. Il pése une dizaine de kg environ. De l'autre main, I'opérateur engage le boulon en T dans le trou allongé prévu à cet effet dans la plaque de base. Lorsqu'il commence à serrer l'écrou, l'extrémité en T du boulon pivote d'un quart de tour et se bloque dans son logement de forme appropriée. On peut observer cette forme à la gauche de la figure x4 qui montre la forme similaire d'un logement du boulon d'assemblage des deux demi-châssis. L'opérateur applique le demi-châssis contre le bossage de centrage 36 afin de le positionner par rapport à la plaque de base, puis serre l'écrou. La traverse et la plaque sont alors dans la position représentée sur la partie gauche des figures 2 et 3. Le demi-châssis inférieur est alors monté. L'axe est introduit dans le demi-châssis supérieur et les deux demi-châssis sont serrés l'un contre l'autre pour engager les tenons du demi-châssis inférieur dans les mortaises correspondantes du demi-châssis supérieur. L'opérateur introduit alors le deuxième boulon en T, centre le demi-châssis inférieur par rapport au bossage de centrage de la plaque de base, et serre le boulon en T de manière identique au premier. Selon une autre méthode, les deux demi-châssis sont d'abord assemblés. Puis l'ensemble est monté en une seule fois sous le répartiteur. L'opérateur introduit l'extrémité de support du demi-châssis inférieur dans le support du répartiteur en maintenant le changeur de réfractaires de l'autre. Etant donné que les deux demi-châssis sont assemblés, le poids est double, mais reste encore suffisamment faible pour que la machine puisse être manipulée par un seul opérateur. Les deux boulons en T 80 servent, comme on l'a expliqué, à la fixation du changeur de réfractaires sous le conteneur métallurgique. Mais ils permettent également de comprimer les ressorts hélicoïdaux. Pour cela on tourne d'un quart de tour la plaque de protection et par conséquent la poutre dont elle est solidaire, de manière à obtenir la position représentée sur la figure 2 et sur la figure 4. La poutre 72 repose alors sur les extrémités des culbuteurs 56. Dans un plan perpendiculaire, comme on peut le constater sur la partie droite de la figure 3, l'axe du boulon en T et les axes des ressorts hélicoïdaux 60 sont situés dans un même plan parallèle à la direction d'introduction des plaques. De cette manière, les réactions égales des ressorts équilibrent l'action de l'écrou 80 sur la traverse. La traverse étant en position transversale, on serre l'écrou jusqu'à annuler la force de serrage des culbuteurs sur les plaques. Cela permet de monter aisément la plaque fixe et la première plaque remplaçable lors du montage du changeur (20) de réfractaires. Cela permet également après la coulée, d'ouvrir les deux demi-châssis pour libérer la plaque fixe sans avoir à vaincre une importante résistance des forces de frottement. En comprimant davantage les ressorts, on supprime tout effort sur les axes des culbuteurs. Cela permet de monter, puis de démonter aisément ces axes, On voit ainsi que le changeur (20) de réfractaires de l'invention peut être monté, démonté, et assemblé au répartiteur avec un outillage qui se limite à une simple clé pour les écrous. REVENDICATIONS l. Installation de coulée continue de l'acier, comprenant - un répartiteur (2) monté sur un chariot de répartiteur (2) mobile par rapport à des moules de coulée - un changeur (20) de réfractaires (20) monté sous le répartiteur (2) pour chaque moule de coulée, ce changeur (20) comportant un châssis monté sous le répartiteur (2), au moins une plaque supérieure fixe et au moins une plaque inférieure remplaçable; des moyens de mise en pression pour appliquer la plaque inférieure contre la plaque fixe, le châssis comportant des moyens de guidage pour recevoir une plaque inférieure de remplacement à coté de la plaque inférieure en cours de coulée, et des moyens d'actionnement pour amener la plaque inférieure de remplacement à la place de la plaque en cours de coulée caractérisée en ce qu il comporte un support (54) de la plaque inférieure de remplacement équipé d'un vérin de manière à former un ensemble support-vérin (54-100) unique pour toutes les lignes de coulées, pour amener en une seule opération la plaque inférieure et les moyens d'actionnement sur l'un quelconque des changeurs (20) 2.Installation selon l'une quelconque l'une quelconque des revendications précédentes selon la revendication 1 caractérisée en ce que le changeur (20) de réfractaires (20) comporte des moyens de guidage qui permettent de guider l'ensemble support-vérin (54-100) lors de sa mise en place dans le châssis. 3 Installation selon l'une quelconque l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le vérin est à simple effet. 4. Installation selon l'une quelconque l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les moyens de guidage des changeur (20) de réfractaires (20) qui servent à recevoir l'ensemble support-vérin (54-100) sont aptes à recevoir une plaque de protection anti-éclaboussures lorsque l'ensemble support-vérin (54-100) n'est pas monté sur le changeur (20). 5. Installation selon l'une quelconque l'une quelconque des revendications précédentes comportant un changeur (20) de réfractaires (20) pour un conteneur métallurgique tel qu'un répartiteur (2) de coulée continue; le tiroir comportant un châssis monté sous une ouverture prévue dans le fond du conteneur métallurgique; au moins une plaque supérieure fixe et au moins une plaque inférieure remplaçable; des moyens pour appliquer la plaque fixe et la plaque inférieure l'une contre l'autre, le châssis comportant une glissière pour recevoir une plaque inférieure de remplacement à coté de la plaque fixe en cours de coulée, et des moyens pour pousser la plaque de remplacement à la place de la plaque en cours de coulée, caractérisé en ce que le châssis comporte deux parties qui peuvent s'écarter pour libérer la plaque fixe et en ce que l'ouverture prévue dans le fond du conteneur est suffisamment grande pour laisser passer la plaque fixe. 6. Installation selon l'une quelconque l'une quelconque des revendications précédentes comportant un changeur (20) de réfractaires (20) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux parties du tiroir sont articulées. 7. Installation selon l'une quelconque l'une quelconque des revendications précédentes comportant un changeur (20) de réfractaires (20) dans lequel les moyens de mise en pression pour appliquer la plaque inférieure contre la plaque fixe sont constitués par deux rangées de culbuteurs montés pivotants autour d'un axe et poussés à une extrémité libre par des moyens élastiques tel que des ressorts; caractérisé en ce que le châssis est fixé sous le conteneur par des boulons ayant une extrémité en T, cette extrémité venant se loger dans un logement prévus dans une pièce fixée au conteneur, et en ce que chaque boulon traverse une poutre apte a pivoter entre une position d'effacement et une position de serrage orientée à 90" de la position d'effacement et dans laquelle la poutre est en appui sur les extrémités de culbuteurs, le boulon permettant, après la séparation du châssis du conteneur, de comprimer les moyens de serrage afin de libérer les plaques de l'action des moyens de mise en pression.