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Structure de joint d'étanchéité pour un récipient métallurgique.
La présente invention concerne une structure de joint d'étanchéité pour un récipient métallurgique, particulièrement pour le montage d'un dispositif de busette sous le fond d'une poche de coulée de métal liquide.
La description qui va suivre portera plus spécialement sur un joint d'étanchéité formé entre le fond d'une poche de coulée et une busette d'atomisation de métal fondu. Cette description n'est cependant donnée qu'à titre de simple illustration de l'invention, car la structure de joint d'étanchéité proposée peut également s'appliquer dans d'autres circonstances, par exemple entre le fond d'une poche de coulée et une busette équipée d'un obturateur coulissant.
On connaît un procédé de fabrication de pièces métalliques par atomisation d'un jet de métal liquide et dépôt de particules semi-solides sur un support approprié. Ce procédé permet notamment de produire des pièces qui ont une structure fine et dense et qui présentent une grande résistance à l'usure.
Dans ce procédé, le métal liquide est contenu dans une poche de coulée dont le fond est pourvu d'une brique de coulée de grand diamètre, par exemple 25 mm. Sous la poche est placé un dispositif d'atomisation, essentiellement composé de plaques métalliques dans lesquelles est logée une busette, dite busette d'atomisation, dont le diamètre ne dépasse en général pas 10 mm.
Dans certains cas, la poche de coulée est simplement posée sur le dispositif d'atomisation, en alignant verticalement la brique de coulée et la busette d'atomisation. Le joint entre le fond de la poche et la plaque supérieure du dispositif d'atomisation est par exemple constitué d'une couche de matière réfractaire, posée à sec, ou d'une couche de ciment, de faible épaisseur.
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L'expérience a cependant montré qu'un tel joint ne permettait pas toujours de garantir une étanchéité satisfaisante entre la poche de coulée et le dispositif d'atomisation, et qu'il pouvait se produire des fuites de métal incontrôlées. Il en résulte un risque d'accident pour l'opérateur, et de dommage pour l'installation.
La présente invention a pour objet de proposer une structure améliorée de joint d'étanchéité pour un récipient métallurgique, qui assure une totale étanchéité entre le fond de ce récipient et un dispositif de busette placé immédiatement sous celui-ci.
Conformément à la présente invention, une structure de joint d'étanchéité pour un récipient métallurgique dont le fond comporte une brique de coulée, dans laquelle ledit joint d'étanchéité est disposé entre ladite brique de coulée et un dispositif de busette placé sous ledit récipient, est caractérisée en ce que ledit joint présente un profil convergent dans le sens d'écoulement du métal, et en ce qu'il est constitué par au moins une matière comportant un liant.
De façon connue en soi, la brique de coulée et la busette sous-jacente sont alignées suivant un axe vertical, qui constitue l'axe du jet de métal, ou axe de coulée, et le profil du joint d'étanchéité est symétrique par rapport à cet axe.
Suivant une forme de réalisation particulière, le joint d'étanchéité présente la forme générale d'une ligne brisée, avec au moins deux parties à profil rectiligne, longitudinalement espacées et reliées par au moins une partie intermédiaire inclinée par rapport à l'axe de coulée.
En principe, ladite partie inclinée pourrait avoir, autour dudit axe vertical, une forme quelconque. En pratique, cette partie inclinée aura cependant une forme régulière, et de préférence la forme d'un tronc de cône.
Concrètement, le joint d'étanchéité est délimité par un profilage adéquat de la face inférieure de la brique de coulée d'une part et de la face supérieure du dispositif de busette d'autre part.
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En particulier, la brique de coulée peut, dans sa partie inférieure, présenter un épaulement périphérique donnant naissance à une saillie centrale, par exemple tronconique, dont la section transversale diminue en direction du dispositif de busette. Simultanément, ce dernier présente, dans sa surface supérieure, un rebord périphérique correspondant audit épaulement et entourant une cavité centrale destinée à recevoir la saillie de la brique de coulée.
Dans les surfaces délimitant le joint, tant dans le dispositif de busette que dans la brique de coulée, il peut être prévu une ou plusieurs rainures destinées à améliorer l'accrochage de la matière constituant le joint d'étanchéité.
Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la matière constituant le joint d'étanchéité est un ciment réfractaire, au moins dans une partie dudit joint, en particulier dans la partie supérieure et dans la partie intermédiaire de ce joint.
Dans la partie inférieure du joint, qui est délimitée par la surface d'extrémité de la saillie centrale de la brique de coulée d'une part et par le fond de la cavité correspondante du dispositif de busette d'autre part, t'étanchéité est avantageusement assurée par un joint dit"céramique sec".
Il s'agit d'une matière en feuille mince, constituée d'une poudre réfractaire mélangée à une résine organique, qui présente une certaine souplesse à la température ambiante. Cette matière épouse parfaitement la surface des pièces réfractaires formant la brique de coulée d'une part et la busette d'autre part. Ce joint"céramique sec"évite en outre un écoulement de ciment à l'intérieur de la busette, qui pourrait obturer celle-ci.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de busette est fixé au fond du récipient métallurgique, par exemple par vissage ou boulonnage, ce qui empêche tout mouvement relatif par rapport à la brique de coulée et accroît encore l'efficacité du présent joint d'étanchéité.
L'invention sera à présent décrite en détail en faisant référence aux des-
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sins annexés, qui illustrent des exemples de réalisation et dans lesquels la
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Fig. l montre un joint classique entre une poche de coulée et un ensemble de busette sous-jacent ; la Fig. 2 illustre une première forme de réalisation d'un joint d'étanchéité amélioré suivant la présente invention ; et la Fig. 3 présente une deuxième forme de réalisation d'un joint d'étanchéité amélioré suivant la présente invention.
Ces figures ne sont que des représentations schématiques en coupe axiale, sans échelle particulière, dans lesquelles on n'a reproduit que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. Des éléments identiques ou analogues sont toujours désignés par les mêmes repères numériques.
Dans toutes les figures, le dispositif représenté comprend une brique de coulée 1, logée dans le garnissage réfractaire 2 du fond d'une poche de coulée 3. Le canal de coulée de la brique 1 a par exemple un diamètre D de 25 mm. Sous la poche 3 se trouve un dispositif d'atomisation, composé d'une ou de plusieurs plaques 4 et d'une busette d'atomisation 5, avec un diamètre d compris par exemple entre 4 et 8 mm. De façon connue en soi, cette busette d'atomisation 5 a la forme d'un entonnoir et elle est placée dans un logement correspondant ménagé dans les plaques 4. La busette d'atomisation 5 se trouve en alignement axial vertical avec la brique de coulée 1. Enfin, la poche de coulée 1 peut être pressurisée, de façon à compenser la variation de la pression ferrostatique sur le jet de coulée pendant l'opération.
La Fig. 1 représente un montage usuel appartenant à la technique antérieure. La poche de coulée 3 est posée sur un ensemble de busette d'atomisation 5, destiné par exemple à la fabrication de poudre métallique. Le joint 6 est constitué par une mince couche de matière réfractaire, posée à sec, qui s'écrase sous le poids de la poche 3, mais l'étanchéité d'un tel joint n'est pas toujours assurée de façon satisfaisante.
Des variantes d'un joint à profil convergent, conforme à l'invention, sont illustrées dans les figures 2 et 3.
Dans la forme de réalisation de la Fig. 2, la brique de coulée 1 est cimentée dans un manchon réfractaire 7, lui-même logé dans le garnissage 2
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du fond de la poche 3. Dans sa partie inférieure, la brique de coulée 1 présente un épaulement périphérique 8, qui détermine une partie centrale tronconique 9, saillante vers le bas en direction de la busette d'atomisat on 5.
Pour recevoir cette partie tronconique 9, il est prévu, dans la plaque supérieure 4 du dispositif d'atomisation, un rebord périphérique 10, qui s'adapte entre la saillie centrale 9 et le manchon réfractaire 7.
Entre la brique de coulée 1 et la plaque supérieure 4, il se forme ainsi un joint convergent en ligne brisée 11, comprenant une partie périphérique supérieure et une partie centrale inférieure reliées par une partie intermédiaire inclinée.
Le joint Il est rempli de ciment réfractaire, dont l'adhérence à la plaque supérieure 4 peut être accrue en ménageant des rainures d'ancrage 12 dans le rebord périphérique 10.
Dans l'espace annulaire compris entre la brique de coulée 1 et la busette d'atomisation 5, il est prévu un joint céramique sec 13 ; il s'agit d'un joint en une matière souple, constituée de résine et de poudre céramique, qui s'applique parfaitement sur les surfaces en présence.
Pour empêcher tout mouvement relatif entre ces diverses pièces, les plaques 4 sont fixées au fond de la poche 3 au moyen de vis 14, symbolisées ici par leurs axes.
La variante de la Fig. 3 ne diffère pas fondamentalement de celle de la Fig. 2. Ici, la brique de coulée 1 est logée directement dans le garnissage réfractaire 2 du fond de la poche 3 et la partie inclinée du joint Il se situe dans le prolongement de la busette d'atomisation 5. De ce fait, la partie inférieure du joint, de préférence horizontale, est constituée uniquement par le joint céramique sec 13.
La structure de joint d'étanchéité proposée par l'invention présente divers avantages par rapport à un joint plat conventionnel.
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Grâce à l'emboîtement de la brique de coulée dans la plaque portant la busette de coulée, elle assure un alignement correct des canaux de coulée.
Le rebord périphérique formé sur cette plaque permet le centrage de l'ensemble dans le logement de la brique de coulée. Enfin, la fixation au moyen de boulons empêche tout mouvement relatif entre les divers éléments et évite les perturbations du jet de métal.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui ont été décrits et illustrés. Elle englobe également des modifications qu'un homme de métier pourrait y apporter, par exemple en réalisant un joint à plusieurs étages ou en donnant au joint un profil transversal sinueux, tout en conservant néanmoins son caractère convergent.
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Seal structure for a metallurgical container.
The present invention relates to a seal structure for a metallurgical container, particularly for mounting a nozzle device under the bottom of a molten metal pouring ladle.
The description which follows will relate more specifically to a seal formed between the bottom of a ladle and a nozzle for atomizing molten metal. This description is however given only as a simple illustration of the invention, since the proposed seal structure can also be applied in other circumstances, for example between the bottom of a ladle and a nozzle fitted with a sliding shutter.
A method of manufacturing metal parts is known by atomizing a jet of liquid metal and depositing semi-solid particles on an appropriate support. This process makes it possible in particular to produce parts which have a fine and dense structure and which have a high resistance to wear.
In this process, the liquid metal is contained in a ladle, the bottom of which is provided with a large diameter brick, for example 25 mm. Under the pocket is placed an atomization device, essentially composed of metal plates in which is housed a nozzle, called atomization nozzle, the diameter of which generally does not exceed 10 mm.
In some cases, the ladle is simply placed on the atomizing device, vertically aligning the pouring brick and the atomizing nozzle. The seal between the bottom of the pocket and the upper plate of the atomization device is for example made up of a layer of refractory material, laid dry, or a layer of cement, of small thickness.
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However, experience has shown that such a seal does not always guarantee a satisfactory seal between the ladle and the atomizing device, and that uncontrolled metal leaks can occur. This results in a risk of accident for the operator, and damage to the installation.
The object of the present invention is to provide an improved seal structure for a metallurgical container, which ensures total tightness between the bottom of this container and a nozzle device placed immediately below it.
According to the present invention, a seal structure for a metallurgical container, the bottom of which comprises a pouring brick, in which said seal is disposed between said casting brick and a nozzle device placed under said container, is characterized in that said seal has a profile converging in the direction of flow of the metal, and in that it consists of at least one material comprising a binder.
In a manner known per se, the pouring brick and the underlying nozzle are aligned along a vertical axis, which constitutes the axis of the metal jet, or pouring axis, and the profile of the seal is symmetrical with respect to to this axis.
According to a particular embodiment, the seal has the general shape of a broken line, with at least two parts with rectilinear profile, longitudinally spaced and connected by at least one intermediate part inclined relative to the casting axis. .
In principle, said inclined part could have, around said vertical axis, any shape. In practice, this inclined part will however have a regular shape, and preferably the shape of a truncated cone.
Concretely, the seal is delimited by an adequate profiling of the lower face of the pouring brick on the one hand and of the upper face of the nozzle device on the other hand.
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In particular, the pouring brick may, in its lower part, have a peripheral shoulder giving rise to a central projection, for example frustoconical, the cross section of which decreases in the direction of the nozzle device. Simultaneously, the latter has, in its upper surface, a peripheral rim corresponding to said shoulder and surrounding a central cavity intended to receive the projection of the pouring brick.
In the surfaces delimiting the seal, both in the nozzle device and in the casting brick, one or more grooves may be provided intended to improve the attachment of the material constituting the seal.
According to an additional characteristic of the invention, the material constituting the seal is a refractory cement, at least in a part of said seal, in particular in the upper part and in the intermediate part of this seal.
In the lower part of the joint, which is delimited by the end surface of the central projection of the pouring brick on the one hand and by the bottom of the corresponding cavity of the nozzle device on the other hand, the seal is advantageously provided by a seal called "dry ceramic".
It is a thin sheet material, consisting of a refractory powder mixed with an organic resin, which has a certain flexibility at room temperature. This material perfectly matches the surface of the refractory parts forming the casting brick on the one hand and the nozzle on the other hand. This "dry ceramic" seal also prevents a flow of cement inside the nozzle, which could block it.
According to another characteristic of the invention, the nozzle device is fixed to the bottom of the metallurgical container, for example by screwing or bolting, which prevents any relative movement relative to the pouring brick and further increases the effectiveness of this joint. sealing.
The invention will now be described in detail with reference to the
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attached sins, which illustrate exemplary embodiments and in which the
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Fig. l shows a conventional seal between a ladle and an underlying nozzle assembly; Fig. 2 illustrates a first embodiment of an improved seal according to the present invention; and Fig. 3 shows a second embodiment of an improved seal according to the present invention.
These figures are only schematic representations in axial section, without any particular scale, in which only the elements necessary for understanding the invention have been reproduced. Identical or analogous elements are always designated by the same reference numerals.
In all the figures, the device shown comprises a pouring brick 1, housed in the refractory lining 2 at the bottom of a pouring ladle 3. The pouring channel of the brick 1 has for example a diameter D of 25 mm. Under the pocket 3 is an atomization device, composed of one or more plates 4 and an atomization nozzle 5, with a diameter d for example between 4 and 8 mm. In a manner known per se, this atomization nozzle 5 has the shape of a funnel and it is placed in a corresponding housing formed in the plates 4. The atomization nozzle 5 is in vertical axial alignment with the pouring brick 1. Finally, the ladle 1 can be pressurized, so as to compensate for the variation of the ferrostatic pressure on the casting jet during the operation.
Fig. 1 shows a usual assembly belonging to the prior art. The ladle 3 is placed on an atomizing nozzle assembly 5, intended for example for the manufacture of metallic powder. The seal 6 consists of a thin layer of refractory material, laid dry, which crashes under the weight of the pocket 3, but the sealing of such a seal is not always satisfactorily ensured.
Variants of a joint with a converging profile, in accordance with the invention, are illustrated in FIGS. 2 and 3.
In the embodiment of FIG. 2, the pouring brick 1 is cemented in a refractory sleeve 7, itself housed in the lining 2
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from the bottom of the pocket 3. In its lower part, the pouring brick 1 has a peripheral shoulder 8, which determines a frustoconical central part 9, projecting downwards in the direction of the atomizing nozzle 5.
To receive this frustoconical part 9, a peripheral rim 10 is provided in the upper plate 4 of the atomization device, which fits between the central projection 9 and the refractory sleeve 7.
Between the casting brick 1 and the upper plate 4, there is thus formed a converging joint in broken line 11, comprising an upper peripheral part and a lower central part connected by an inclined intermediate part.
The joint It is filled with refractory cement, the adhesion of which to the upper plate 4 can be increased by providing anchoring grooves 12 in the peripheral flange 10.
In the annular space between the casting brick 1 and the atomization nozzle 5, a dry ceramic seal 13 is provided; it is a seal made of a flexible material, made of resin and ceramic powder, which is applied perfectly to the surfaces present.
To prevent any relative movement between these various parts, the plates 4 are fixed to the bottom of the pocket 3 by means of screws 14, symbolized here by their axes.
The variant of FIG. 3 does not differ fundamentally from that of FIG. 2. Here, the pouring brick 1 is housed directly in the refractory lining 2 of the bottom of the bag 3 and the inclined part of the joint It is located in the extension of the atomization nozzle 5. Therefore, the lower part of the seal, preferably horizontal, consists only of the dry ceramic seal 13.
The seal structure proposed by the invention has various advantages over a conventional flat seal.
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Thanks to the nesting of the pouring brick in the plate carrying the pouring nozzle, it ensures correct alignment of the pouring channels.
The peripheral rim formed on this plate allows centering of the assembly in the housing of the pouring brick. Finally, the fixing by means of bolts prevents any relative movement between the various elements and avoids disturbances of the metal jet.
The invention is not limited to the exemplary embodiments which have been described and illustrated. It also includes modifications that a person skilled in the art could make to it, for example by making a joint with several stages or by giving the joint a sinuous transverse profile, while nevertheless retaining its convergent character.