Brevet FR2745209A1 — publié le 19970829

La présente invention a pour objet un dispositif de tiroir pour réservoir contenant un métal en fusion. De façon plus précise, l'invention concerne un ensemble obturateur à tiroir mobile qui est disposé sur un conteneur amont utilisé en métallurgie pour autoriser l'écoulement du métal liquide vers un conteneur aval. Les poches réfractaires utilisées en métallurgie, et plus particulièrement en sidérurgie, pour la coulée des métaux en fusion dans un conteneur aval constitué notamment d'un répartiteur de coulée continue, d'un moule ou d'une autre poche, sont équipées à leur partie inférieure d'obturateurs à tiroir mobile qui, lors de leur ouverture, autorisent l'opération de coulée. Il va de soi que, dans la présente demande, par métal en fusion, on entend le plus souvent, en fait, un alliage métallique. Le garnissage réfractaire du fond de la poche qui contient le métal en fusion est percé à l'aplomb du tiroir et est muni d'un entonnoir en communication par l'intermédiaire d'une busette avec l'orifice d'une plaque fixe en matériau réfractaire. Sous cette plaque fixe, coulisse une plaque mobile ou tiroir, elle aussi réalisée en matériau réfractaire et percée d'un trou. La coulée du métal s'effectue lorsque les deux orifices sont superposés. Le bon fonctionnement de ce dispositif d'ouverture/fermeture nécessite la réalisation d'une étanchéité de bonne qualité entre la plaque fixe et la plaque mobile formant le tiroir. Dans les solutions connues, cette étanchéité est obtenue en utilisant des plaques dont les faces de travail sont parfaitement lisses, généralement rectifiées et fortement serrées l'une contre l'autre par des moyens de rappel. Cela implique la mise en oeuvre d'une armature lourde et la nécessité d'appliquer un effort important pour déplacer la plaque mobile et commander l'ouverture du tiroir. Le tiroir est actionné par un organe mécanique le plus souvent du type vérin, qui, de par son encombrement, rend ce système inutilisable sur des petites poches de coulée. On comprend donc qu'il existe un besoin réel de disposer d'un dispositif de tiroir pour la coulée d'un métal liquide à partir d'un conteneur qui, tout en assurant une très bonne étanchéité entre la partie mobile et la partie fixe du dispositif de tiroir, peut être actionné par des moyens ne nécessitant pas la mise en oeuvre de forces très importantes. Pour atteindre ce but, selon l'invention, le dispositif de tiroir pour réservoir contenant un métal en fusion qui comprend un corps fixe définissant un logement interne avec une paroi amont et une paroi aval, chaque paroi étant pourvue d'un orifice, lesdits orifices étant en regard l'un de l'autre et un tiroir mobile monté dans ledit logement, ledit tiroir présentant au moins un orifice entre ses faces principales, ledit tiroir étant guidé en déplacement par ledit logement entre au moins une première position dans laquelle l'orifice du tiroir n'est pas en regard des orifices dudit corps et au moins une deuxième position dans laquelle l'orifice du tiroir est en regard des orifices du corps, un jeu existant entre les faces principales dudit tiroir et la paroi interne du logement se caractérise en ce qu'il comporte en outre:: - des premiers et deuxièmes moyens pour créer chacun une pression de gaz dans ledit logement afin de réaliser un flux gazeux d'étanchéité entre lesdites faces du tiroir et la paroi amont et aval dudit logement; - des premiers moyens pour déplacer ledit tiroir d'une desdites positions vers l'autre position; et - des deuxièmes moyens pour déplacer ledit tiroir entre l'autre position et ladite position. On comprend que, selon l'invention, l'étanchéité entre le tiroir proprement dit et le corps fixe du tiroir est réalisée par un flux de gaz sous pression produit par deux sources de pression de manière à obtenir une étanchéité régulièrement répartie sur l'ensemble des surfaces en regard des parties fixe et mobile du dispositif de tiroir. On comprend qu'ainsi, l'étanchéité est obtenue sans qu'il soit nécessaire d'appliquer une force importante entre la partie fixe et la partie mobile. Au contraire, un jeu est prévu entre ces deux parties du dispositif de tiroir. Cette pression de gaz doit être suffisante pour compenser la pression statique du métal contenu dans le conteneur amont. De préférence, au moins un des déplacements du tiroir entre sa position ouverte et sa position fermée ou entre sa position fermée et sa position ouverte, est également assurée par un gaz sous pression. Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, le mouvement inverse de celui qui est provoqué par le premier flux de gaz sous pression, est également obtenu par un deuxième flux de gaz sous pression. On comprend qu'ainsi, aucun organe mécanique n'est nécessaire. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, le deuxième mouvement de déplacement du tiroir est obtenu par des moyens mécaniques commandables. On comprend cependant, puisque l'étanchéité entre la partie fixe et la partie mobile du dispositif de tiroir est obtenue par un flux gazeux, que la force à appliquer pour déplacer le tiroir est sensiblement réduite par rapport aux solutions de l'art antérieur. Selon une variante de l'invention, les flux gazeux servent seulement à réaliser l'étanchéité et les déplacements du tiroir sont produits par des moyens mécaniques. Il faut également ajouter que le déplacement du tiroir proprement dit peut être rectiligne mais que ce déplacement peut également être un mouvement de rotation autour d'un axe fixe du tiroir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère - La figure la est une vue en coupe en élévation d'un premier mode de réalisation du dispositif de tiroir à déplacement rectiligne; - La figure lb est une vue en coupe selon ligne BB de la figure la; - La figure 2a est une vue en coupe en élévation d'une variante de réalisation du dispositif de tiroir à déplacement rectiligne; - La figure 2b est une vue en coupe selon la ligne BB de la figure 2a; - La figure 3a est une vue en coupe en élévation d'une deuxième variante de réalisation du dispositif de tiroir à déplacement rectiligne; - La figure 3b est une vue en coupe selon ligne BB de la figure 3a;; - La figure 4a est une vue en coupe en élévation d'un dispositif de tiroir à déplacement circulaire; et - La figure 4b est une vue en coupe selon la ligne BB de la figure 4a. En se référant d'abord aux figures la et lb, on va décrire un premier mode de réalisation du dispositif de tiroir pour réservoir contenant un métal en fusion. Sur la figure la, on a représenté le fond du réservoir 10 avec sa virole ou busette interne 12 dans laquelle est ménagé le trou de coulée 14. Le dispositif de tiroir qui porte la référence générale 16 est monté en dessous du trou de coulée 14 pour permettre son ouverture ou son obturation. Le dispositif de tiroir comporte un corps fixe constitué essentiellement par une partie inférieure 18 et par une partie supérieure 20 raccordée entre elles. Les parties inférieure 18 et supérieure 20 sont chacune munie d'un orifice vertical 22 et 24 qui sont eux-mêmes alignés avec l'orifice de coulée 14. Les parties supérieure 20 et inférieure 18 définissent entre elles un logement 26 de forme générale parallélépipédique rectangle dans lequel peut se déplacer le tiroir d'obturation 28.Le tiroir 28, dans ce mode de réalisation, est équipé d'un trou 30 de telle manière que, lorsque le tiroir est amené dans sa position représentée sur les figures la et lb, le trou 30 est en regard des trous 22 et 24 permettant l'écoulement du métal liquide, en revanche, lorsque le tiroir 28 est écarté de cette position, il obture les orifices 22 et 24. Le corps 18, 20 ainsi que le tiroir 28 sont réalisés de préférence en métal et en partie en matériau réfractaire. Ce dernier est apte à résister thermiquement et chimiquement au métal qui le traverse. Le matériau réfractaire peut être de l'alumine à liant nitruré dopée au nitrure de bore et/ou de graphite, des produits d'alumine tabulaire à liant mullite, des produits à base de magnésie frittée, des produits à base d'alumine tabulaire et de résines thermodurcissables, des produits à base de bauxite ou de chamotte. Le tiroir 28, qui a une forme également sensiblement parallélépipédique rectangle est guidé en translation par la coopération de ses bords longitudinaux 32 et 34 avec les parois internes longitudinales 36 et 38 du logement interne 26. Le tiroir présente une face supérieure 28a et une face inférieure 28b en regard des faces principales supérieure et inférieure du logement 26. Pour permettre le déplacement du tiroir dans le logement 26, il existe bien sûr un jeu calibré entre les faces supérieure et inférieure du tiroir et les faces internes du logement 26. Ce jeu est de préférence compris entre 0,Olmm et 2mm. Deux ajutages respectivement 40 et 42 sont prévus aux extrémités du logement 26, de telle façon que ces ajutages débouchent dans le logement 26 en regard des extrémités 28c et 28d du tiroir. Ces ajutages 40 et 42 sont raccordés à des sources de gaz sous pression par l'intermédiaire de vannes de régulation telles que 44 et 46. Les vannes 44 et 46 sont commandées par un circuit de commande 48. Ce circuit de commande 48 permet de régler les vannes 44 et 46 et donc la pression de gaz débité par les ajutages 40 et 42. On comprend que, selon la valeur des pressions p1 appliquée à l'ajutage 42 et la pression p2 appliquée à l'ajutage 40, on peut commander le déplacement du tiroir 28 entre sa position d'obturation et sa position d'ouverture.On comprend également que les jets de gaz débités par les ajutages 40 et 42 créent un flux gazeux, notamment dans les jeux prévus entre les faces supérieure et inférieure et les barreaux internes du logement. Ces flux gazeux permettent ainsi de réaliser une étanchéité entre le tiroir et les parois internes du logement. Il faut souligner que, du fait de la présence de 2 sources de flux gazeux antagonistes, on obtient une très bonne répartition du flux gazeux et donc une étanchéité efficace. On comprend donc que, dans ce premier mode de réalisation, les 2 flux gazeux jouent la double fonction de constituer un rideau d'étanchéité entre le tiroir et le logement et de permettre le déplacement dans un sens et dans l'autre du tiroir par réglage des pressions respectives p1 et P2.La valeur de ces pressions est adaptée en fonction de la charge métallostatique s'exerçant sur le tiroir. En outre, si la pression est suffisante, ce flux gazeux peut être utilisé pour le traitement de barbotage gazeux dans le conteneur amont. En se référant maintenant aux figures 2a et 2b, on va décrire une première variante de réalisation du dispositif de tiroir. Cette variante se différencie essentiellement de celle des figures la et lb par le fait qu'il est prévu une butée mécanique 50 qui fait saillie dans la face inférieure du logement 26 dans lequel se déplace le tiroir 28. Cette butée 50 est disposée de telle manière que, lorsque l'extrémité 28d du tiroir est au contact de la butée 50, le tiroir est en position ouverte, c'est-à-dire que son orifice 30 est en regard des orifices 24 et 22 du corps du dispositif de tiroir. Cette butée mécanique permet de régler avec précision cette position d'ouverture. Elle permet un réglage rapide et fiable dans une position d'ouverture définie à l'avance. Dans le cas du mode de réalisation des figures 3a et 3b, la butée 52 comporte une extrémité 54 formant came qui est disposée à l'intérieur du logement 26. Selon la position angulaire de la came 54, c'est-à-dire de la butée 52, on définit une position de référence pour le tiroir. Selon la position en rotation de la came 54, on peut commander, sous l'effet de la pression appliquée par l'ajutage 40, une ouverture totale ou une ouverture partielle du tiroir. On comprend également que le jet de gaz sur le tiroir qui amène son extrémité 28d au contact de la came 54 commande l'ouverture du tiroir. Sa fermeture peut être obtenue par la pression P2 appliquée par l'ajutage 42. Elle peut également être obtenue par la rotation de la came 54, à condition de prévoir pour celleci une course suffisante pour ramener le tiroir 28 en position fermée.On comprend que, même dans le cas où le retour à la position fermée du tiroir est assurée par un organe mécanique tel que la came 54 ou tout autre moyen équivalent, les ajutages 40 et 42 de délivrance de flux gazeux assurent, comme on l'a déjà expliqué, une étanchéité efficace entre le tiroir et les parois internes du logement 26. Dans la description précédente, les deux flux gazeux créés dans le corps de l'obturateur à tiroir servent tout d'abord à réaliser l'étanchéité entre le tiroir et le corps de l'obturateur puis à provoquer au moins un des deux mouvements de déplacement du tiroir. Il va cependant de soi qu'on ne sortirait pas de l'invention si les flux gazeux servaient uniquement à réaliser l'étanchéité, les déplacements du tiroir étant obtenus par des moyens mécaniques commandés manuellement ou à l'aide d'un vérin. On comprend que, même dans ce mode de réalisation, la commande des déplacements du tiroir est grandement facilitée grâce à l'invention puisque les efforts à exercer sont réduits du fait du système d'étanchéité mis en oeuvre. Dans les modes de réalisation décrits en liaison avec les figures 1, 2 et 3, le déplacement du tiroir, pour faire passer celui-ci d'une position d'ouverture à une position d'obturation, est un déplacement rectiligne. Dans certains cas, il peut être intéressant de prévoir un déplacement du tiroir selon un mouvement de rotation autour de son propre axe. Cest ce qui est illustré par les figures 4a et 4b. Dans ce cas, de préférence, la périphérie 60a du tiroir circulaire 60 est équipée d'ailettes radiales telles que 62, ces ailettes présentant un bord libre 62a proche de la paroi cylindrique interne 64a du logement 64 dans lequel le tiroir rotatif est monté. Selon l'invention, il est prévu deux ajutages 66 et 68 pour créer une pression de gaz dans le logement 64, ces ajutages débouchent dans le logement en des points sensiblement diamétralement opposés par rapport à l'axe de rotation XX'. En outre, on voit que ces ajutages 66 et 68 débouchent avec une faible inclinaison par rapport à la paroi du logement 64. Cette pression de gaz produite par les deux ajutages permet de commander la rotation du tiroir selon le sens de la flèche F. Ces jets de gaz permettent également de réaliser la fonction d'étanchéité entre le tiroir mobile et les parois du logement Dans un premier mode de réalisation, le mouvement de rotation dans le sens inverse peut être obtenu à l'aide d'un ajutage supplémentaire 76 agissant sur les ailettes 62 dans le sens de rotation inverse. Il est également possible de prévoir un doigt de freinage 78 pour arrêter le tiroir rotatif dans sa position angulaire désirée. Dans ce mode de réalisation, il est possible de prévoir plusieurs orifices 70, 72, 74 qui, par rotation, peuvent être amenés successivement en regard des orifices 22 et 24 ménagés dans le corps du dispositif de tiroir. REVENDICATIONS 1. Dispositif de tiroir pour réservoir contenant un métal en fusion comprenant un corps fixe (18, 20) définissant un logement interne (26) avec une paroi amont et une paroi aval, chaque paroi étant pourvue d'un orifice (22, 24), lesdits orifices étant en regard l'un de l'autre et un tiroir mobile (28, 60) monté dans ledit logement, ledit tiroir présentant au moins un orifice (30) entre ses faces principales, ledit tiroir étant guidé en déplacement par ledit logement entre au moins une première position dans laquelle l'orifice du tiroir n'est pas en regard des orifices dudit corps et au moins une deuxième position dans laquelle l'orifice du tiroir est en regard des orifices du corps, un jeu existant entre les faces principales dudit tiroir et la paroi interne du logement caractérisé en ce qu'il comporte en outre:: - des premiers et deuxièmes moyens (40, 42, 66, 68, 76) pour créer chacun une pression de gaz dans ledit logement afin de réaliser un flux gazeux d'étanchéité entre lesdites faces du tiroir et la paroi amont et aval dudit logement, par quoi on évite toute infiltration de métal; - des premiers moyens (40, 66) pour déplacer ledit tiroir d'une desdites positions vers l'autre position; et - des deuxièmes moyens (42, 68, 76, 50, 52, 54) pour déplacer ledit tiroir entre l'autre position et ladite position. 2. Dispositif de tiroir selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de déplacement comprennent des premiers moyens (40) pour appliquer une pression audit tiroir pour provoquer son déplacement. 3. Dispotitif de tiroir selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens de déplacement comprennent des deuxièmes moyens (42, 68, 76) pour appliquer une pression audit tiroir (28, 60) pour provoquer son déplacement. 4. Dispositif de tiroir selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens (40, 42) pour créer ledit flux gazeux d'étanchéité sont confondus avec lesdits premiers et deuxièmes moyens pour appliquer la pression au tiroir. 5. Dispositif de tiroir selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit tiroir (28) a une forme allongée présentant une première (28c) et une deuxième (28d) extrémités et déplaçable rectilignement et en ce que lesdits premiers moyens (40) pour appliquer une pression comprennent des moyens formant buse débouchant dans ledit logement en regard d'une desdites extrémités du tiroir. 6. Dispositif de tiroir selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens de déplacement comprennent des deuxièmes moyens (42, 68, 76) formant buse débouchant dans ledit logement en regard de l'autre extrémité dudit tiroir. 7. Dispositif de tiroir selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens formant buse (40, 42) sont conformés pour constituer en outre les premiers et deuxièmes moyens de création du flux gazeux d'étanchéité. 8. Dispositif de tiroir selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'une des parois dudit logement est munie d'une butée (50) disposée de telle manière que lorsqu'une extrémité (28d) dudit tiroir (28) est en contact avec ladite butée, l'orifice (30) du tiroir est en regard des orifices du corps. 9. Dispositif de tiroir selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens de déplacement comprennent des organes mécaniques (50, 52, 54, 78) commandables de déplacement aptes à agir sur une extrémité (28d) du tiroir pour provoquer le déplacement du tiroir (28) entre les deux positions dans un sens opposé à celui du déplacement provoqué par les premiers moyens formant buse. 10. Dispositif de tiroir selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens de déplacement dudit tiroir (28) sont mécaniques. 11. Dispositif de tiroir selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit tiroir (60) est déplaçable en rotation autour d'un axe fixe.