EP0194990A2 - Dispositif de serrage d'un élément d'usure d'une fermeture coulissante de conteneur métallurgique - Google Patents
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- B22D41/14—Closures
- B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
- B22D41/28—Plates therefor
- B22D41/34—Supporting, fixing or centering means therefor
Definitions
- the present invention relates to a device for clamping a wear element of a sliding closure of a metallurgical container intended for controlling the flow rate of molten metal, consisting of a refractory material possibly surrounded by a metal frame, mounted in a metal frame provided with a bottom wall and lateral stops against which bears at least one wear element.
- the wear elements essentially an internal nozzle ensuring the connection between the metallurgical container and the sliding closure, an upper fixed plate pierced with at least one orifice opposite the internal nozzle, a sliding plate provided with at least one sliding orifice joined against the fixed plate, possibly a lower fixed plate and a collecting nozzle.
- These wear elements are made of refractory material surrounded at least partially by a jacket forming a lost formwork. These elements provided with their metal frame are clamped in a support frame.
- the plates must generally be applied against a bottom formed in the associated metal frame.
- Known devices do not provide for pushing the plate against the bottom of the frame, an operation generally carried out manually or by pressing during the sliding closure. This process presents the double danger of introducing a human factor and of delaying this setting up action beyond the time of sintering of the grouts ensuring the joints.
- the present invention aims to remedy the drawbacks described above and proposes a device which makes it possible simultaneously to clamp the plate against the bottom of the frame, to absorb the clearances between the plate and the lateral stops and to wedge the plate in the frame, while avoiding the use of fasteners.
- a sliding closure device for a metallurgical container in particular a distributor containing a metal bath, essentially characterized in that it consists of a rotary member driving in rotation a cam having an inclined face which repels a face of a wear element based on a substantially parallel flange of the frame opposite the bottom thereof so as to simultaneously press the plate possibly provided with a frame against the bottom of the frame, the clamping of the plate against the lateral stops and the wedging of the plate in the frame .
- the clamping device has at each end of the central part of the rotary member forming a cam two coaxial pivot axes.
- the device is mounted in a housing delimited by the frame, in the walls are formed two circular cylindrical orifices coaxial on an axis perpendicular to the bottom of the frame, the large orifice possibly open on the side of the bottom of the frame being intended to receive the large pivot axis to which it serves as a rotation bearing, the small orifice situated on the opposite side with respect to the bottom of the frame having a diameter slightly greater than that of the small pivot axis to which it takes place rotation bearing, the bottom wall of the housing perpendicular to the axis of rotation of the rotary lock being determined with a view to serving as an axial stop for the bearing face of the rotary lock.
- the cam advantageously has the shape of a helix coaxial with the pivot axes, a flat being formed on the generator cylinder of the propeller in order to allow the introduction of the plate into the frame when the flat is brought opposite the plate.
- the preferred form is that of a helix with an axis parallel to the axis of rotation of the rotary bolt, the axis of the propeller being eccentric relative to the axis of rotation of the rotary lock.
- the device can include several clamping devices distributed around the periphery of the plate.
- FIG. 1 shows a metal frame, generally designated by the reference notation 1.
- This frame has a bottom wall 2 and lateral flanges 3. It encloses a wear element 4 of a sliding closure for metallurgical container.
- the wear element is usually a plate of refractory material possibly surrounded by a metal jacket 5.
- the lateral flange 3 of the frame 1 consists of an angle folded at a right angle intended to reinforce the rigidity of the frame. In the vicinity of opposite corners, there are provided cavities intended to each accommodate a clamping device 6.
- the wear element consisting of a plate 4 is tightened in frame 1 by the rotary lock 3.
- the sliding closure is then in the form of a set of parts nested one inside the other. and wedged by a rotary member locking the plate between the inclined face of the cam 7 and the bottom 2 of the frame 1.
- the plate 4 wedges the rotary lock between the parallel inclined face of the bearing surface 16 of the plate and the bottom 15 of housing 6 '.
- the size of the clamping device is very reduced both in thickness and in diameter, which makes it easy to accommodate it in existing devices.
- the rotary bolt 6 must exert on the bearing surface 13 of the plate 1 forces directed simultaneously towards the bottom 2 of the frame 2 and towards the center of the plate 4.
- two effects can be used independently or in combination to achieve this result.
- the cam 7 has the shape of a helix coaxial with the pivot axes 8, 9.
- the rotation of the rotary lock 3 causes a movement of the place of contact of the cam 7 with the bearing surface 13 towards the bottom 12 of the frame parallel to the axis of rotation of the rotary lock 6.
- the rotation of the rotary bolt 6 causes the displacement of the contact point of the cam 7 and of the bearing surface 13 towards the center of the plate. Pressing one against the other along inclined contact faces, of the cam 7 and of the frame 5 guarantees double tightening towards the bottom 2 of the frame 2 and towards the center of the plate.
- the cam 7 has the shape of a propeller whose axis is parallel but slightly eccentric relative to the axis of rotation of the rotary bolt 3. This device uses in combination the two propeller and eccentric effects previously described.
- the new closure device provides significant advantages in terms of robustness, production cost, size and reliability.
- the rotary lock is massive and can advantageously be made in one piece from the cast metal.
- Figure 1 shows two clamping devices 6 arranged in the frame 2, diametrically opposite with respect to the plate in a direction spaced less than 30 ° from the axis of the movement of the sliding closure. Such a device makes it possible to uniformly tighten the plate 4 against the bottom 2 of the frame 1.
- bearing surface 13 can be provided on any other part of the plate 4 and have various shapes provided that it has an inclined face opposite the side opposite the bottom 2 of the frame 1.
- a similar device can be provided in the large pivot axis 8, in particular in the case where accessibility on the bottom side of the frame proves more advantageous.
- the large pivot axis 8 is provided with a handle in order to produce rotation.
- Similar handles can be attached to the small pivot axis 9 provided that they do not have any interaction with the opposite parts of the plate 4 during the operations of the sliding closure.
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Abstract
Description
- La présente invention est relative à un dispositif de serrage d'un élément d'usure d'une fermeture coulissante de conteneur métallurgique destinée au contrôle du débit de métal fondu, constitué d'un matériau réfractaire éventuellement entouré d'une armature métallique , monté dans une cadre métallique muni d'une paroi de fond et de butées latérales contre lesquelles prend appui au moins un élément d'usure .
- Les éléments d'usure essentiellement une busette interne assurant la liaison entre le conteneur métallurgique et la fermeture coulissante, une plaque fixe supérieure percée d'au moins un orifice en regard de la busette interne, une plaque coulissante munie d'au moins un orifice glissant jointivement contre la plaque fixe, éventuellement une plaque fixe inférieure et une busette collectrice.
- Ces éléments d'usure sont réalisés en matériau réfractaire entouré au moins partiellement, d'une chemise formant coffrage perdu. Ces éléments munis de leur armature métallique sont montés à serrage dans un cadre-support.
- Par le brevet belge n° 876.353 on connaît un obturateur coulissant pour coulée continue dans lequel la plaque de fond montée à serrage à l'aide d'au moins un excentrique, est susceptible d'exercer sur la che- mise métallique de la plaque de fond des efforts de serrage orientés tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, en vue de maintenir l'élément d'usure dans le cadre de support.
- La suppression des jeux mécaniques parallèlement au mouvement de la plaque mobile est obtenue par pincement de la plaque. Or, en raison des vibrations et des coefficients de dilatation thermique différents entre le matériau réfractaire et le cadre, l'effet de pincement peut s'altérer au cours de la coulée et même disparaître.
- Il en résulte notamment qu'à l'ouverture de la fermeture coulissante la plaque ainsi relâchée tombe de son cadre métallique, constituant alors une source de danger pour les opérateurs.
- D'autre part, les plaques doivent généralement être appliquées contre un fond ménagé dans le cadre métallique associé. Les dispositifs connus ne prévoient pas de pousser la plaque contre le fond du cadre, opération généralement effectué manuellement ou par pressage lors de la fermeture coulissante. Ce procédé présente le double danger d'introduire un facteur humain et de temporiser cette action de mise en place au-delà du temps de fritage des coulis assurant les joints.
- Enfin, les dispositifs existants font appel de par leur conception à des éléments de visserie qui aux conditions thermiques de travail très difficiles posent des problèmes de démontage et d'entretien.
- La présente invention vise à remédier aux inconvénients précédemment décrits et propose un dispositif qui permet d'assurer simultanément le serrage de la plaque contre le fond du cadre, la résorbtion des jeux entre la plaque et les arrêts latéraux et le coinçage de la plaque dans le cadre, tout en évitant d'utiliser des éléments de visserie.
- Elle concerne un dispositif de fermeture coulissante pour un conteneur métallurgique, en particulier un répartiteur contenant un bain métallique, essentiellement caractérisé en ce qu'il est constitué d'un organe rotatif entraînant en rotation une came présentant une face inclinée qui repousse une face d'un élément d'usure en s'appuyant sur un rebord sensiblement parallèle du cadre en regard du fond de celui-ci de manière à assurer simultanément le pressage de la plaque munie éventuellement d'une armature contre le fond du cadre, le serrage de la plaque contre les arrêts latéraux et le coinçage de la plaque dans le cadre.
- Suivant une particularité de l'invention, le dispositif de serrage présente à chaque extrémité de la partie centrale de l'organe rotatif formant came deux axes-pivots coaxiaux.
- Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, le dispositif est monté dans un logement délimité par le cadre, dans les parois sont ménagés deux orifices cylindriques circulaires coaxiaux sur un axe perpendiculaire au fond du cadre, le grand orifice éventuellement ouvert du côté du fond du cadre étant destiné à recevoir le grand axe-pivot auquel il tient lieu de palier de rotation, le petit orifice situé du côté opposé par le rapport au fond du cadre possédant un diamètre légèrement supérieur à celui du petit axe pivot auquel il tient lieu de palier de rotation , la paroi de fond du logement perpendiculaire à l'axe de rotation du verrou rotatif étant déterminé en vue de servir de butée axiale à la face d'appui du verrou rotatif.
- La came a avantageusement la forme d'une hélice coaxiale avec les axes pivots, un méplat étant ménagé sur le cylindre générateur de l'hélice en vue de permettre l'introduction de la plaque dans le cadre lorsque le méplat est amené en regard de la plaque.
- La forme préférée est celle d'une hélice d'axe parallèle à l'axe de rotation du verrou rotatif, l'axe de l'hélice étant excentré par rapport à l'axe de rotation du verrou rotatif.
- Si cela s'avère nécessaire, le dispositif peut comprendre plusieurs dispositifs de serrage répartis sur le pourtour de la plaque.
- D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée ci- jointe d'une forme de réalisation particulière de l'invention, en faisant références aux dessins suivants, dans lesquels :
- - la figure 1 est une vue schématique en plan d'une fermeture coulissante ;
- - la figure 2 est une vue en coupe faite selon la section II-II de la figure 1, de manière à montrer le dispositif de serrage suivant l'invention ;
- - la figure 3 est une coupe analogue à celle de la figure 2, d'une seconde forme de réalisation du dispositif de serrage suivant l'invention ;
- - la figure 4 est une vue analogue à celles des figures 2 et 3, d'une troisième forme de réalisation du dispositif de serrage.
- - la figure 5 illustre à grande échelle un organe rotatif.
- Dans les dessins, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
- La vue schématique en plan de la figure 1 montre un cadre métallique, désigné dans son ensemble par la notation de référence 1. Ce cadre comporte une paroi de fond 2 et des rebord latéraux 3. Il enserre un élément d'usure 4 d'une fermeture coulissante pour conteneur métallurgique. L'élément d'usure est habituellement une plaque en matériau réfractaire éventuellement entouré d'une chemise métallique 5. Le rebord latéral 3 du cadre 1 est constitué d'une cornière repliée à angle droit destinée à renforcer la rigidité du cadre. Au voisinage de coins opposés, sont prévues des cavités destinés à accueillir chacun un dispositif de serrage 6.
- Comme illustré à la figure 2, le dispositif de serrage 6 comprend un organe rotatif comportant :
- - une partie centrale dite came 7 présentant une face inclinée 7' en regard du fond 2 du cadre 1, de part et d'autre de la came 7, deux axes pivots 8, 9 coaxiaux de diamètre différent. Au fond 2 du -cadre 1, un axe-pivot 8 présentant un diamètre supérieur ou égal au plus grand diamètre de la came 7, s'appuie dans un orifice 10 prévu dans le fond 2 du cadre 1. Un axe-pivot 9 situé du côté opposé au fond 2 du cadre 2 présente un diamètre inférieur ou égal au plus petit diamètre de la came 7. Une face d'appui 11 perpendiculaire à l'axe de rotation est ménagée au dos de la came 7, en regard du petit axe-pivot 9.
L'organe rotatif 6 ainsi incorporé dans un logement 6' délimité par au moins une paroi 2 du cadre 1 et un rebord des parois latérales. - Le grand orifice 10 est ouvert du côté du fond 2 du cadre 1 et présente un diamètre légèrement supérieur au diamètre du grand axe-pivot 8 de manière à lui servir de palier de rotation et à permettre la mise en place du verrou rotatif 6 dans le logement 6'.
Un petit orifice 12 situé du côté opposé du fond 2 du cadre 1, dans le prolongement du premier présente un diamètre légèrement supérieur au diamètre du petit axe-pivot 9 de manière à lui servir de palier de rotation.
La paroi de fond 15 du logement 6', perpendiculaire à l'axe de rotation sert de butée longitudinale à la face d'appui 11 du verrou rotatif 6. - La surface d'appui 13 ménagée dans la plaque 1 est caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins une face inclinée en regard au côté du cadre 1 opposé au fond 2.
- Un dispositif de verrouillage 14 permet d'éviter que l'organe rotatif 6 ne puisse sortir du logement 8 après sa mise en place tout en permettant sa rotation. Il peut être constitué de tout dispositif adéquat tel que par exemple les dispositifs connus sous le nom de circlip ou de goupille,
- En position de service, l'élément d'usure constitué d'une plaque 4 est serrée dans le cadre 1 par le verrou rotatif 3. La fermeture coulissante se présente alors sous la forme d'un ensemble de pièces imbriquées les unes dans les autres et coincées par un organe rotatif verrouillant la plaque entre la face inclinée de la came 7 et le fond 2 du cadre 1. Réciproquement la plaque 4 coince le verrou rotatif entre la face inclinée parallèle de la surface d'appui 16 de la plaque et le fond 15 du logement 6'. Un tel dispositif permet d'éviter que même si un léger déserrage advient du fait des vibrations ou des dilatations différentielles des différentes pièces , la plaque puisse se désolidariser du cadre 1, notamment à l'ouverture de la fermeture coulissante. L'encombrement du dispositif de serrage est très réduit tant en épaisseur qu'en diamètre ce qui permet de le loger facilement dans les dispositifs existants. Pour réaliser les objectifs de serrage précédemment décrits, le verrou rotatif 6 doit exercer sur la surface d'appui 13 de la plaque 1 des efforts dirigés simultanément vers le fond 2 du cadre 2 et vers le centre de la plaque 4. Suivant l'invention deux effets peuvent être utilisés indépendamment ou en association pour obtenir ce résultat. Suivant une variante de l'invention illustrée par les figures 1 et 3 la came 7 a la forme d'une hélice coaxiale aux axes pivots 8,9. La rotation du verrou rotatif 3 entraîne un mouvement du lieu de contact de la came 7 avec la surface d'appui 13 vers le fond 12 du cadre parallèlement à l'axe de ' rotation du verrou rotatif 6.
- L'inclinaison des faces de contact des cames 7 et surface d'appui 13 garantit le double serrage vers le fond 2 du cadre et vers le centre de la plaque. Un méplat 17 doit être ménagé sur le cylindre générateur 18 de l'hélice pour permettre la mise en place de la plaque 1 dans le cadre 2.
- L'absence totale de visserie garantit que même dans les conditions de température de fonctionnement les plus extrêmes, les opérations de montage et de démontage resteront aisées. L'introduction du verrou rotatif 6 par le fond 2 du cadre 1 jusqu'à butée sur le fond 15 du logement 6' permet d'éviter, même en cas d'avarie, tout débordement du verrou rotatif 3 du côté de la plaque 4. Un tel débordement entraînerait des conséquences catastrophiques pour les parties de la fermeture coulissante située en regard de la plaque 4.
- La rotation du verrou rotatif 6 entraîne-le déplacement du lieu de contact de la came 7 et de la surface d'appui 13 vers le centre de la plaque. Le pressage l'une contre l'autre suivant des faces inclinées de contact, de la came 7 et de l'armature 5 garantit le double serrage vers le fond 2 du cadre 2 et vers le centre de la plaque.
- Suivant une forme préférée de l'invention illustrée par la figure 3, la came 7 présente la forme d'une hélice dont l'axe est parallèle mais légèrement excentré par rapport à l'axe de rotation du verrou rotatif 3. Ce dispositif utilise en association les deux effets d'hélice et d'excentrique préalablement décrits.
- Le nouveau dispositif de fermeture procure des avantages notables au niveau de la robustesse, du coût de réalisation, de l'encombrement et de la fiabilité. En particulier le verrou rotatif est massif et peut avantageusement être fabriqué d'une seule pièce à partir du métal coulé.
- La figure 1 montre deux dispositifs de serrage 6 disposés dans le cadre 2, de manière diamétralement opposée par rapport à la plaque suivant une direction écartée de moins de 30° par rapport à l'axe du mouvement de la fermeture coulissante. Un tel dispositif permet de serrer uniformément la plaque 4 contre le fond 2 du cadre 1.
- Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux modes et formes de. réalisation représentés et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet des revendications suivantes.
- Ainsi la surface d'appui 13 peut être ménagée sur toute autre partie de la plaque 4 et présenter des formes diverses à condition de posséder une face inclinée en regard du côté opposé au fond 2 du cadre 1.
- En lieu et place d'un dispositif 16 préférentiellement disposé dans le petit axe-pivot 9 , conformé en vue de l'engagement d'un outil destiné à produire la rotation, on peut prévoir un dispositif similaire dans le grand axe-pivot 8, en particulier dans le cas où l'accessibilité du côté du fond du cadre s'avère plus avantageuse.
- Suivant une variante de l'invention illustrée à titre d'exemple par la figure 3, le grand axe-pivot 8 est muni d'une poignée en vue de produire la rotation.
- Des poignées similaires peuvent être rapportées sur le petit axe-pivot 9 pourvu qu'elles ne présentent pas d'interaction avec les parties en regard de la plaque 4 lors des manoeuvres de la fermeture coulissante.
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