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La présente invention concerne un dispositif de trou
de coulée destiné essentiellement à la coulée de métaux il-
guides, lequel dispositif présente une ouverture variable,
en vue de démarrer, d'arr~ter et de régler le débit du métal
lors de la coulée.
Les dispositifs de trou de coulée connus dans
l'industrie métallurgique comprennent essentiellement les
systèmes classiques d'obturation à quenouille ou à tiroir.
Le principe de ces systèmes consiste en ce que l'on agrandit
ou rétrécit la section d'un orifice, en enlevant ou en amenant
graduellement un objet, par exemple un bouchon ou une plaque,
entre l'orifice et le métal à couler. Comme la géométrie du
jet de coulée est nécessairement affectée par les changements
de la géométrie de l'orifice qui interviennent suivant ce
principe, ces systèmes ne travaillent bien qu'en position ou-
verte ou fermée. Pour des ouvertures intermédiaires, les jets
sont fortement dispersés ce qui entrave la qualité de la
coulée. Il est donc utile de proposer des dispositifs de trou
de coulée plus performants.
Dans son brevet luxembourgeois Jo. 83.734, la
Demanderesse a proposé un dispositif de trou de coulée permet-
tant le démarrage, le réglage précis du débit et l'arrêt de la
coulée de matières non-métalliques en fusion, en assurant à
tout moment des conditions géométriques identiques la sortie
du trou de coulée. Ce dispositif, qui est en principe également
applicable à la coulée de métaux liquides, prévoit que deux
cylindres à axes parallèles et mobiles autour de leurs axes
respectifs, ont une ligne de contact commune. Au moins l'un
des cylindres comporte une rainure qui s'étend sur une portion
de la circonférence du cylindre. Cette rainure est orientée
perpendiculairement à l'axe et présente un profil et notamment
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une profondeur qui varie de manière à passer par un maximum.
En superposant deux cylindres munis de rainures de manière à
ce que l'ouverture circonscrite par les profils des rainures
soit symétrique, on crée un système permettant d'aboutir,
par rotation des cylindres en contresens l'un par rapport à
l'autre, à une variation de la section d'ouverture, tout en
préservant une section émétique à la section initiale.
L'avantage du dispositif décrit réside principalement
dans le fait qu'il permet de varier de lagon continue lover
là ivre du trou de coulée et de procéder à des ajustements precisdu débit coulé. Suivant la configuration des rainures, on
peut obtenir une ouverture de n'importe quelle forme géométrie
que. Ainsi des rainures en forme pseudo-elliptique donnent
une ouverture parfaitement circulaire En môme temps, l'axe
de l'orifice ne se déplace pas.
Toutefois, lorsqu'on veut adapter les principes
décrits dans le brevet luxembourgeois Jo. 83.734 à la coulée
de métaux liquides, on est confronté à des problèmes de
matériaux en provenance de la nature du liquide et de la
température élevée (quelques QUE) que le dispositif doit
pouvoir localement supporter. Tout d'abord, la technologie
actuelle ne permet pas de réaliser bas prix des cylindres
en matière réfractaire ayant des dimensions identiques et dont
les surfaces s'inscrivent parfaitement dans un cercle. Le
métal est susceptible de se figer dans des interstices, qu'il
est, par suite de l'usinabilité réduite des matériaux ré frac-
laines, impossible d'éviter. fiant donné les variations ténor-
mes de température en jeu, les dilatations des pièces ne peu-
vent plus être négligées pour un dispositif de la taille
considérée ici.
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Le but de la présente invention est de réaliser un
dispositif fonctionnant suivant le principe connu, et où les
éléments mécaniques qui viennent directement en contact avec
le métal liquide sont exécutés en des matériaux réfractaires
éventuellement recouverts d'une couche réfractaire à haute
résistance contre l'abrasion et sont arrangés les uns vis-à-vis
des autres de manière à ce que toute irrégularité géométrique
existante ou créée au cours de la marche de l'installation
est automatiquement compensée en vue de préserver à tout moment
l'étanchéité.
Ce but est atteint par le dispositif suivant l'inven-
lion dans lequel les deux cylindres sont montés de manière
flottante.
L'avantage principal du dispositif selon l'invention
réside dans le fait qu'on n'est plus forcé ni d'exiger des
tolérances géométriques strictes, et donc chères, ni d'utiliser
des cylindres ayant des dimensions géométriques identiques. De
plus, le démontage et le remontage de l'ensemble du dispositif
est rapide. D'un autre côté, ensemble étant logé dans un
caisson étanche, l'invention permet d'éviter tout contact du
métal liquide avec l'air jusqu'à la sortie du trou de coulée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-
après d'un mode de réalisation préféré de l'invention, fait en
référence aux dessins ci-joints, dans lesquels:
- la fig. 1 montre une vue schématique de dessus d'un
dispositif de trou de coulée selon l'invention,
- la fig. 2 est une coupe selon la ligne II-II de la
fig. l; et
- la fig. 3 est une vue éclatée de certaines pièces
en matière réfractaire.
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En fig. 1, on distingue les cylindres 1 et 2 munis
respectivement des rainures 3,3' et 4,4'. Les cylindres sont
réalisés en matière réfractaire, recouverte éventuellement
d'une mince couche en un matériau destiné à augmenter la
résistance à l'abrasion. fiant donné les problèmes rencontrés
dans l'usinage des matières réfractaires et par suite de diffi-
cuités dans la fabrication de cylindres parfaitement égaux,
ceux-ci sont montés flottants dans le caisson 5. Le montage
flottant est obtenu essentiellement à l'aide de deux sortes
de dispositifs ayant des fonctions distinctes:
- Les premiers ont uniquement une fonction de
serrage et leur surface de contact avec le cylindre est réduite.
Ils sont constitués par un patin 6 en matériau réfractaire,
qui s'étend sur une hauteur suffisante de la surface des
cylindres 1 ou 2, lequel patin peut se déplacer dans un
évidement 7 du bottier 5. Les forces exercées par les patins
6 sur les cylindres 1,2 peuvent être réglées par un choix
judicieux des ressorts 8, par vissage ou dévissage des manu
cons 9 ou par tout autre moyen approprié (par exemple ronde-
les Belleville). Le plan, dans lequel se trouve la résultante des forces appliquées par un patin 6 à un cylindre, forme avec
le plan passant par les axes des cylindres 1 et 2 un angle A
compris entre 30 et 60 degrés. Cet angle A vaut de préférence
environ 50 degrés.
- Les seconds ont, à côté de leur fonction de
serrage, également un rôle de guidage du métal liquide et
d'étanchéisation. Ils sont essentiellement constitués par
deux blocs réfractaires 12,13 possédant chacun deux évidements
cylindriques 14,15 ou 16,17 dans lesquels les cylindres 1 et 2
viennent se loger. Les évidements sont de préférence sur toute
leur surface en contact avec les cylindres.
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Lorsque les cylindres ont un diamètre légèrement
inférieur à celui représenté sur la figure 1, les patins 6
tendent à déplacer les cylindres de façon à assurer leur
contact avec les évidements près du trou de coulée 20. Pour
limiter le frottement entre les blocs 12,13 et les cylindres
1,2 et pour parfaire l'étanchéité, il est pré w d'appliquer
(à l'exception des évidements 3,3' et 4,4') une pâte lubri-
liante, par exemple, à base de graphite, sur les cylindres
1,2 avant montage dans le caisson 5. Un coulis réfractaire,
injecté dans les fentes 18 et 19 lors du montage, évite un
écoulement transversal du métal le long de ces fentes lors
de la coulée. Ces fentes proviennent du fait qu'il n'est pas
aisé d'usiner les briques réfractaires 12,13, constituées
par un matériau cassant, de manière à aboutir à des arêtes
suffisamment pointues pour remplir complètement l'interstice
entre les deux cylindres. Le bloc 13s'appuie contre les ci-
Londres 1,2 sous l'action de ressorts 30. Il convient de
noter que le bloc 13 a surtout un rôle de guidage du métal
et ne joue qu'un rôle secondaire dans le serrage des cylindres.
La force des ressorts est juste suffisante pour éviter une
infiltration de métal le long des surfaces latérales des ci-
Londres. Le bloc 12, situé côté récipient de métal liquide,
est muni d'un trou 20 qui aboutit aux rainures 3,4 lorsque
les cylindres sont en position de coulée. Pareillement, le
bloc 13 qui avoisine le récipient comporte un trou 22.
Pour isoler thermique ment le bottier 5 et les câlin-
dures 1 et 2, il est conseillé de prévoir une coquille 11, de
préférence en fibres céramiques, sur la majorité des faces du
bottier 5 en regard des cylindres. Cette coquille, qui pré-
sente une faible compressibilité, est également apte à coma
penser des variations de diamètre des cylindres.
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En fig. 2, où est représentée une coupe à travers
le dispositif de trou de coulée, on distingue une plaque en
matériau réfractaire 23, posée dans le fond du bottier 5. La
plaque 23 ainsi que le fond du boîtier 5 présentent deux
trous à travers lesquels passent deux axes pour la mise en
rotation des cylindres. Les embouts des axes ont une forme
qui remplit un évidement 21 à section rectangulaire dans les
cylindres 1 et 2. La rotation synchrone des cylindres, en
contresens l'un par rapport à l'autre est assurée à l'aide
de deux roues dentées 24. L'entrainement des roues peut
cire assuré par un levier, un vérin ou un servo-moteur. Les
cylindres, auxquels il est relativement aisé de donner une
hauteur sensiblement identique, ont une des bases qui s'appuie
sur la plaque 23. Ils sont tenus de l'autre côté par une deux
nième plaque 25 en matériau réfractaire. Deux arbres à
cames 27, montés sur le bottier 5, appuient par l'intermé-
diacre d'une plaque métallique 28 et de ressorts 26 sur la
plaque 25. La force d'appui peut être facilement ajustée
par un dimensionnement conséquent des cames et des ressorts
26. Des couches compressibles 29 compensent toute piffé-
fonce entre les épaisseurs des briques 12,13 et les hauteurs
des cylindres 1,2 et assurent l'étanchéité de l'ensemble.
Une couche en fibres réfractaires 31 assure une isolation
thermique entre la plaque réfractaire 23 et la plaque arrière
du bottier 32.
Il est bien évident qu'au lieu d'employer des car-
touches à pas de vis pour ajuster la force appliquée aux
cylindres par les patins 6, on peut utiliser également à cet
effet des cames actionnées par des leviers, De même, au
lieu d'employer des roues dentées 24, on peut choisir aussi
des bielles actionnées par un vérin hydraulique ou électrique.
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En fig. 3, on remarque les cylindres 1, 2 munis
d'évidements 21 à section rectangulaire. Par suite de la
présence de rainures 3,3' et 4,4' sur les côtés opposés de
chaque cylindre, il est possible de commander le flux de
métal liquide par l'intermédiaire des rainures 3' et 4' une
fois que les rainures 3 et 4 ne présentent plus les carat
rustiques requises. La section carrée des fentes 21 élimine
tout risque d'erreur de raccordement au système d'entra~ne-
ment. Les plaques 23 ou 25 peuvent cire montées de quatre
façons différentes dans le bottier 5 et en plus elles peuvent
être échangées entre elles. Pareillement, les blocs 12 et 13
peuvent être échangés. Toutes ces possibilités réduisent
les frais de fonctionnement provoqués par l'usure. En outre,
étant donné qu'il n'y a que trois sortes de pièces différentes
en matériau réfractaire dont l'usure est prononcée, les frais
de fabrication et de stockage sont réduits.
