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TUBE DE COULEE POUR DISPOSITIF
DE FERMETURE COULISSANTE
La présente invention est relative a un tube de coulée formé de deux pieces refractaires rigidement assemblées entre elles, la première étant une plaque de tube coulissant realise en un premier matériau ceramique réfractaire, presentant une face superieure parfaitement plane destinee à glisser dans un dispositif à fermeture coulissante le long de la face inférieure fixe d'une plaque réfractaire de référence ou mobile d'une plaque-tiroir et la seconde piece étant un élément tubulaire cylindrique en un second matériau réfractaire généralement different du premier,
muni à son extrémiste supérieure d'un epaulement annulaire et dans sa partie médiane d'un manchon protecteur et destiné a etre immergé par son extrémité inférieure pourvu eventuellement d'orifices latéraux, dans un moule, l'assemblage etant recouvert par une enveloppe métallique de protection, présentant sur une portion de surface des points d'appui d'un dispositif de poussée vers le haut permettant d'appuyer la plaque du tube coulissant contre la plaque de référence du conteneur métallurgique ou contre la plaque-tiroir du dispositif de fermeture coulissante.
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Elle trouve sa principale application en sidérurgie, notamment dans les installations de coulée continue d'acier pour protéger contre toute oxydation ! un flux d'acier liquide qui s'ecoule entre un récipient sidérurgique et une lingotière ou entre une poche de coulée et un répartiteur.
11 est courant de remplacer au cours d'une opération de coulée, et à fortiori en coulée continue, les tubes de coulée sans interrompre l'ecoulement de l'acier ni diminuer la qualite de l'acier coulé.
Le document FR -A - 2. 065. 592 décrit un dispositif de coulée comportant des tubes de coulée interchangeables montés mobiles sur une meme voie qui dessert une goulotte de sortie d'un récipient sidérurgique. Le remplacement des tubes s'effectue en moins de vingt secondes.
Les tubes de coulées décrits sont réalisés en une seule partie en un matériau céramique réfractaire unique à base d'alumine ou de magnésie.
L'expérience montre cependant, qu'en raison des sollicitations extrêmes que subit le matériau réfractaire, les tubes de coulee realises d'une seule pièce sont relativement fragiles.
On connalt également par le document FR - B - 1. 542. 950 un dispositif de coulée pour recipient contenant du metal fondu, dont le fond est muni d'une fermeture à coulisseau comportant une
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partie intermédiaire mobile enserrée entre une partie supérieure et une partie inférieure fixes.
Un tube de coulée, destiné à plonger dans un moule, est rigidement fixé à la partie inférieure fixe du coulisseau de la fermeture a coulisseau du récipient, afin d'empêcher l'oxygène de s'infiltrer dans le métal fondu d'un jet de coulee.
Le tube de coulée se compose d'un conduit
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cylindrique en matière réfractaire prolongé à sa partie supérieure par un épaulement annulaire. Cet epaulement est inséré dans une bride d'assemblage suspendue à un couvercle d'un bâti support portant la partie inférieure fixe de la fermeture a coulisseau et est serré par ladite bride contre un manchon réfractaire.
Le tube de coulée comporte un canal central qui débouche sous le niveau de métal d'un moule, en se ramifiant en plusieurs canaux lateraux destinés il défléchir le jet de coulée dans le moule.
Dans sa partie médiane, le tube de coulee est entouré par une enveloppe métallique cylindrique attachée à la bride d'assemblage.
En cours de service, la bride d'assemblage subit sous l'action de la chaleur provenant du métal fondu liquide une certaine déformation qui nuit à la fonction d'étanchéité du tube de coulee.
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11 est connu également par le document EP - A- 0 192019 un dispositif de fermeture coulissant dans lequel un tube de coulée est formé d'une plaque coulissable présentant une surface plane et d'un élément tubulaire en matière réfractaire.
Le tube de coulée est amené par coulissement lent en face d'un orifice de décharge d'un conteneur ou repartiteur métallurgique, lorsqu'on veut régler le debit de la coulee en modifiant progressivement par effet d'étranglement, le section libre de l'orifice de coulee ou est déplacé rapidement en face de l'orifice lorsqu'on désire remplacer un tube affaibli par exemple par l'usure.
Le tube de coulée prend appui, éventuellement
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par l'intermediaire de patins, sur des guides suspendus propres à transmettre les efforts de poussée vers le haut engendrés par des ressorts ou des vérins. L'actionnement lateral du tube de coulée est généralement réalisé sous l'action d'un vérin hydraulique.
Le tube de coulée est forme de deux parties distinctes réalisées en matériaux réfractaires différents, assemblées ensuite rigidement entre elles à l'aide d'un ciment réfractaire et d'une enveloppe métallique destinée a protéger l'assemblage.
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La première partie comprend un element tubulaire réalisé en alumine graphitee ou en silice fondue, entoure sur une partie de sa longueur par une enveloppe metallique et protégé dans sa partie médiane d'un manchon d'oxyde de zirconium.
La seconde partie est constituée par une plaque de tube. Cette plaque est généralement réalisée en alumine ou en magnésie.
La plaque de tube est assemblée rapidement à l'element tubulaire a l'aide de ciment réfractaire remplissant les interstices laissés par un joint annulaire à tenon et mortaise.
Les tubes de coulee ont cependant l'inconvénient d'être sujet à des infiltrations d'oxygène. Sous l'action des sollicitations thermiques et mécaniques, l'enveloppe métallique soumise au poids de l'element tubulaire et d'une colonne de métal fondu contenue dans l'element tubulaire se déforme à un point tel que des interstices apparaissent entre l'enveloppe métallique et l'épaulement annulaire du tube de coulée et la surface de contact entre la plaque de tube et l'élément tubulaire.
La présente invention vise a remédier a ces inconvénients. Elle est relative à un tube de coulee formé de deux pièces réfractaires rigidement assemblees entre elles, le première étant une plaque de tube coulissant en un premier materiau ceramique réfractaire, présentant sur sa face supérieure parfaitement plane destinee a glisser dans un
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dispositif à fermeture coulissante le long de la face inférieure fixe d'une plaque refractaire de reference ou mobile d'une plaque-tiroir et la seconde pièce étant un élément tubulaire cylindrique en un second matériau réfractaire généralement different du premier,
muni à son extremiste supérieure d'un épaulement annulaire et dans sa partie médiane d'un manchon protecteur et destiné à être immerge par son extrémité inférieure pourvu éventuellement d'orifices latéraux, dans un moule, l'assemblage étant recouvert par une enveloppe metallique de protection, présentant sur une portion de surface des points d'appui d'un dispositif de poussee vers le haut permettant d'appuyer la plaque du tube coulissant contre la plaque de référence du conteneur métallurgique ou contre la plaque-tiroir du dispositif de fermeture coulissante, caractérisé en ce que l'épaulement annulaire renforce une plaque-bride en matériau réfractaire,
faisant partie intégrante de l'élément tubulaire et présentant une face de contact transversale parfaitement plane apte à s'appuyer etanchement contre la face inférieure parfaitement plane de la plaque de tube, qui s'appuie à son tour
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contre la plaque de reference ou la plaque tiroir, en vue d'unir celle-ci à l'élément tubulaire sous la pression du dispositif de poussée agissant en des points d'appui sur le dos de la plaque-bride protégée par l'enveloppe métallique qui renforce l'assemblage susdit.
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Selon une particularité de l'invention, la face inferieure de la plaque-bride présente des surfaces transversales sur lesquelles peut prendre appui le dispositif de poussée vers le haut.
Dans une forme de réalisation particulière, l'épaulement annulaire et l'element tubulaire sont entourés d'une enveloppe métallique, tandis que la plaque-bride et la plaque coulissante sont enserrées dans un anneau de frettage.
La plaque coulissante de tube, la plaquebride et l'element tubulaire présentent un canal central de section constante.
Ces particularités et details de l'invention ainsi que d'autre apparaitront au cours de la description détaillée suivante dans laquelle on se referme aux dessins ci-joints, qui montrent a titre d'exemple illustratif, une forme de réalisation spécifique du tube de coulee suivant l'invention.
Dans ces figures :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tube de coulée selon l'invention ;
La figure 2 est une vue en plan du tube de coulee
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illustré à la figure 1 et, La figure 3 est une vue partielle en coupe de la bride d'assemblage du tube de coulee.
Dans ces figures les mêmes signes de référence désignent des elements identiques ou analogues.
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Comme illustré à la figure 1, le tube de coulée désigné dans son ensemble par le signe de référence 1 est formé de deux pièces réfractaires rigidement fixées entre elles.
La première pièce est une plaque coulissante 2 fixe ou mobile, en matière céramique réfractaire de section rectangulaire présentant sur sa face superieure une portion de surface 3 parfaitement plane et lisse. Cette portion de surface est destinée à glisser le long de la face inférieure fixe d'une plaque réfractaires de reference d'un dispositif à fermeture coulissante ou le long de la face inferieure mobile d'une plaque-tiroir ou d'un dispositif d'obturation rotatif non montré.
La seconde pièce constitutive du tube de coulée est un élément tubulaire cylindrique 4 de section interne constante. Cet element tubulaire 4 est généralement réalisé en un matériau réfractaire particulièrement résistant a l'erosion et différent du premier. 11 est muni à son extrémité supérieure d'un épaulement annulaire 5 présentant des points d'appui 6 repartis annulairement autour de l'element tubulaire 4 destinés à recevoir la poussée d'un dispositif de poussée 7 du tube de coulee contre le fond du récipient de métal fondu. Ce dispositif de poussée 7 peut être une fourche ou un patin glissant sur un rail non montré et soumis à la poussée d'un ressort exercée par l'intermédiaire d'un bras de levier.
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Le corps de l'element tubulaire 4 susdit est entouré d'un manchon protecteur 8 en oxyde de zirconium destine à renforcer le tube 1 et protéger au moins une partie de la paroi extérieure du tube 1 de l'action érosive des remous provoqués dans le moule par la coulée.
L'extrémité inférieure du tube de coulee 1 est avantageusement pourvue d'orifices lateraux 9,10 destinés à défléchir le jet de coulée et empêcher ou atténuer l'action érosive des remous.
L'extrémité supérieure du tube de coulée renforcée par l'épaulement annulaire 5 se prolonge par une plaque-bride 11 faisant partie intégrante de l'élément tubulaire 4 du tube de coulee l. Cette plaque-bride 11 a donc la meme composition que l'é1ément tubulaire 4 et forme avec celui-ci une même et seule pièce ou entité.
La plaque-bride susdite 11, l'epaulement annulaire 5 et au moins la partie supérieure de l'élément tubulaire 4 du tube de coulée 1 sont recouverts par une enveloppe métallique de protection 12. Cette enveloppe métallique 12 présente sur au moins une portion de surface annulaire entourant l'épaulement annulaire 5 du tube de coulée 1 au moins un point d'appui 6 sur lequel une fourche ou un patin d'un dispositif de poussee peut exercer une pression de contact, illustres par la floche F, en vue
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d'appliquer étanchement vers le haut, le tube de coulee 1 contre le dispositif de fermeture coulissante matérialisée par la ligne 13 ou même, dans certains cas,
contre une plaque de reference du recipient métallurgique comme decrit dans le document EP-A-0 192019.'
La disposition selon l'invention des points d'appui 6 du dispositif de poussée 7, sur la face inférieure de la plaque-bride 11 du tube 1, permet d'assurer un assemblage rigide entre deux pièces réfractaires réalisées en matériaux réfractaires différcnts ayant des propriétés spécifiques
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differentes.
La plaque-bride 11 est un élément d'assemblage faisant partie intégrante du tube de coulée 1.
Elle a la même composition que l'é1ément tubulaire 4 et est réalisée comme celui-ci en un premier matériau refractaire présentant une excellente résistance à l'érosion, par exemple l'alumine graphitée ou la silice fondue. Ce premier matériau réfractaire ne possède pas le coefficient de friction et la dureté exigés pour une surface de coulissement.
Le coefficient de frottement raisonnable et la durete sont obtenus par la plaque coulissante 2, réalisée en un second materiau réfractaire, à savoir par exemple l'alumine ou la magnésie.
L'invention propose de résoudre l'assemblage étanche et rigide de la plaque de tube 2 à l'element tubulaire 4 par le biais d'une plaque-bride 11.
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La solution technique consiste à rectifier les faces supérieure 3 et inferieure 14 de la plaque réfractaire coulissante 2 ainsi que la face superieure 15 de la plaque-bride 11 du tube de coulée 1, de manière à obtenir des surfaces 3,14 et 15 parfaitement planes.
En appuyant ensuite la plaque-bride 11 solidaire de l'élément tubulaire 5 du tube de coulée 1, contre la face inférieure 14 de la plaque coulissante 2, appuyée à son tour par sa face supérieure 3 contre le dispositif de fermeture ou contre la plaque de reference du récipient métallurgique, on obtient une étanchéité parfaite au niveau de chacun des joints d'assemblage des pièces constitutives du tube de coulée 1.
Puisque l'element tubulaire 5 n'est plus suspendu à la plaque du tube, mais au contraire appuyée contre celle-ci par le dispositif de poussée, l'étanchéité de l'assemblage ne soufre pas des déformations éventuelles que pourrait subir l'enveloppe métallique suite aux tensions thermiques et mécaniques provoquées par l'écoulement du metal.
La réalisation de surfaces planes par rectification d'un matériau réfractaire est plus aisée que la réalisation d'une saillie annulaire dans une plaque de tube et d'un évidement de forme complémentaire dans un épaulement de l'element tubulaire 5.
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Le mode d'assemblage selon l'invention a en outre l'avantage de ne faire intervenir aucune piece d'ancrage. La plaque-bride 11 solidaire de l'élément tubulaire 5 et la plaque coulissante 2 sont simplement enserrées dans un anneau de frettage 16.
La plaque coulissante 2 de tube, la plaquebride 11 et l'élément tubulaire 5 présentent un canal central 17 de section constante.
11 est évident que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que de nombreuses modifications peuvent etre apportées à celle-ci sans sortir du cadre de l'invention.