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DISPOSITIF D'OBTURATION A CLE TOURNANTE La présente invention est relative à un dispositif d'obturation à clé tournante d'un récipient métallur- gique à vidage par le fond, ayant pour parties consti- tutives principales un corps creux à évidement cylin- drique encastré dans un orifice central au fond dudit récipient, de manière à émerger au-dessus du fond du récipient d'une portion de longueur et pourvu de lumières et une clé en matière réfractaire de forme complémentaire, maintenue en place et enserrée dans ledit évidement du corps creux sous l'action de moyens de poussée axiale vers le haut, la dite clé étant pourvue d'un ou plusieurs trous prolongés par un canal axial qui débouche sous le récipient éventuellement dans une busette de coulée., Elle trouve sa principale application dans l'industrie sidérurgique et notamment en coulée continue,
où elle permet un contrôle précis du jet de coulée.
Un dispositif de fermeture pivotant d'un récipient mé- tallurgique, obturable par déplacement angulaire d'une clé ou carotte en matière réfractaire est connu par le document US-A-3,651,998. Il est constitué d'un ajutage inséré dans une ouverture ménagée dans une brique de siège au fond d'un récipient de coulée. Le dispositif comporte un élément fixe et un élément rotatif.
L'élément fixe est un boisseau cylindrique creux en matière réfractaire encastré dans la brique de siège à l'aide de mortier réfractaire. L'élément fixe traverse
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de part en part la paroi de fond du récipient métal- lurgique de manière à émerger à l'intérieur du récipient. Une surface supérieure bombée du corps creux émerge au-dessus de la surface de fond du réci- pient. Cette surface est cernée de lumières latérales uniformément réparties sur le pourtour du corps creux.
L'élément rotatif est constitué d'une carotte cylin- drique maintenue en place dans le logement central de l'élément fixe sous l'action de ressorts prenant appui sur un fond rapporté. La carotte forme avec l'alésage du corps creux, un interstice annulaire relié à une source de gaz inerte. L'élément tournant présente dans la surface latérale de la partie cylindrique une série d'ouvertures inclinées convergeant vers un canal cen- tral coîncidant avec l'axe de rotation de l'élément tournant. Les lumières de l'élément fixe et les ouvertures de l'élément tournant sont alignées en position d'ouverture, afin d'assurer un écoulement continu du métal liquide.
Un gaz inerte est injecté dans l'interstice annulaire séparant les parties cylindriques de l'élément fixe et de l'élément tournant. Le gaz empêche l'infiltration de métal liquide dans ledit interstice et assure la lubrification d'au moins une partie des surfaces de glissement.
Le dispositif présente néanmoins l'inconvénient de présenter des inétanchéités qui sont la cause d'infiltrations d'acier ainsi que d'une perte importante de gaz inerte, généralement de l'argon, dès qu'un jeu, même peu important, prend naissance entre l'élément fixe et l'élément tournant. Les infiltrations d'acier ont le grave inconvénient d'être
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une source de danger qui réduit la fiabilité et la sécurité du dispositif. La perte en gaz inerte est accentuée par la dépression importante créée au voisinage des ouvertures de l'élément tournant sous l'effet d'étranglement du jet de métal liquide,et n'influence que la rentabilité.
La présente invention vise à remédier à ces inconvé- nient;et propose un dispositif d'obturation permettant d'assurer un centrage parfait de l'élément tournant dans son logement et de compenser le jeu formé le long d'une surface de portage dudit dispositif d'obtura- tion. Elle est relative à un dispositif tel que décrit dans le premier paragraphe de la demande susdite, essentiellement caractérisé en ce que le corps creux cylindrique présente un fond conique ou tronconique ayant une face latérale délimitant une surface de portage dans laquelle sont ménagées des lumières sus- dites et en ce que la clé tournante présente une tête conique appliquée contre le fond conique du corps, les lumières du corps et les trous de la clé pouvant être disposés en vis-à-vis par déplacement angulaire de la clé tournante.
Dans une forme de réalisation particulière, les lumiè- res du corps creux sont pourvues d'un évasement en forme d'entonnoir s'ouvrant vers l'intérieur du réci- pient pour mieux guider les flux de métal liquide vers chacun des trous de la clé.
Le corps tournant est avantageusement solidaire d'une couronne dentée entraînée par une poulie dentée com- mandée par un moteur.
Suivant une particularité de l'invention, la ou les
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lumières du corps creux présente une dénivellation vers le haut par rapport au fond du récipient métallurgique.
Les particularités et détails de l'invention, ainsi que d'autres apparaîtront au cours de la description détaillée d'une forme de réalisation particulière de l'invention faisant référence aux dessins ci-annexés.
Dans ces dessins : - la figure 1 est une vue en coupe verticale du dispo- sitif d'obturation selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan, telle qu'observée à l'extérieur du récipient métallurgique; - la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 1, montrant le dispositif en position ou- verte ; et - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figu- re 2, montrant le dispositif en position obturée.
Dans ces figures, les mêmes signes de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Comme illustré à la figure 1, le dispositif d'obturation selon l'invention désigné dans son ensemble par le signe de référence 1, est monté dans une partie inférieure d'un récipient métallurgique 2 à vidage par le fond. Il permet de régler le débit du jet de coulée et d'obturer l'orifice de coulée 3.
Le dispositif d'obturation 1 comprend deux parties principales. Une première partie est un élément fixe constitué d'un corps creux 4 réalisé en matière réfractaire. Ce corps creux 4 présente une forme
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extérieure allongée quelconque, par exemple tronconique. Sur la majeure partie de sa longueur, il comporte un évidement ou alésage borgne 5 accessible par un orifice d'entrée 6 aménagé dans la face inférieure 7 du tronc de cône, c'est-à-dire la grande base.
L'alésage 5 présente un fond conique 8 ou tronconique présentant une face latérale parfaitement usinée.
Cette surface lisse délimite une surface de portage 9 dans laquelle sont ménagées des lumières 10 par où s'écoule le métal liquide du jet de coulée.
Le corps creux 4 tronconique est encastré en position renversée, dans laquelle le sommet du cône est dirigé vers le haut, dans un trou 11 de forme complémentaire ménagé dans la brique de siège 12 du récipient métallurgique 2. La longueur du corps creux 4 est choisie supérieure à l'épaisseur de la brique de siège 12 de la paroi du fond du récipient métallurgique 2, de manière à permettre à une partie supérieure 13 du corps d'émerger au-dessus du niveau du fond du récipient métallurgique 2. La partie supérieure 13 du corps creux 4 correspond au'fond conique 8 dont la face latérale est pourvue des lumières 10 débouchant au voisinage du fond du récipient métallurgique 2.
Une seconde partie du dispositif d'obturation est un élément mobile constitué d'une clé tournante ou carotte cylindrique 14 maintenue en place dans l'alésage 5 du corps creux 4 sous l'action de moyens de poussée axiale vers le haut.
La clé tournante 14 présente une tête 15 constituée d'une série de cylindres de diamètre décroissant de
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bas en haut et engagée dans le fond conique 8 du corps creux 4.
Dans une forme de réalisations particulière, la clé 14 est appuyée contre le fond conique 8 sous l'action de ressorts 16 s'appuyant sur un fond rapporté 17 par des boulons 18.
De cette manière, la tête conique 15 de la clé 14 est appuyée contre le fond 8 également conique de l'alésage 5. La clé 14 est de ce fait parfaitement centrée dans l'alésage 5.Au moins un interstice annulaire 30 est ménagé autour du corps cylindrique de la clé 14. cet interstice 30 est alimenté en gaz inerte par un conduit 31.
La zone d'étanchéité du dispositif d'obturation 1 est restreinte à la surface conique de portage 9 situé au fond 8 de l'alésage 5.
La forme cylindrique du corps creux 4 permet le déplacement longitudinal du corps vers le haut de manière à concentrer l'effet de poussée sur la portion réduite de surface de portage 9 du fond conique, de manière à procurer une étanchéité élevée sur une portion de surface réduite.
Sous la poussée axiale de la clé 14 sous l'effet de ressorts 16, la configuration de la tête 15 de la clé 14 assure une étanchéité meilleure d'une jointure entourant chaque lumière 10. Une jointure parfaitement étanche empêche ainsi les infiltrations d'acier, sources de nombreuses défectuosités telles que le
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coinçage de la clé tournante 14, la fuite de métal et les bris de pièces réfractaires. Une jointure étanche empêche aussi que ne soit aspiré dans la dite lumière sous l'effet d'aspiration du jet d'acier, un débit trop important de gaz inerte.
En outre, l'interstice annulaire 30 est fermé à son extrémité inférieure par un joint de bourrage 19 enserré entre le corps creux 4 et la clé 14 par un anneau de serrage 20.
La consommation de gaz inerte est dès lors nettement réduite et peut être considérée comme négligeable.
La clé 14 est pourvue d'un ou plusieurs trous 21 prolongés par un canal axial 22 qui débouche sous le récipient métallurgique, éventuellement dans une bu- sette de coulée 28.
Les lumières 10 du corps creux 4 sont pourvues d'un évasement 23 en forme d'entonnoir s'ouvrant vers l'in- térieur du récipient 2 pour mieux guider les flux de métal liquide vers chacun des trous 21 de la clé 14.
La clé tournante 14 est solidaire d'une couronne dentée 24 entraînée par une crémaillère 25 commandée par un moteur 26.
La ou les lumières du corps creux présente une déni- vellation 27 vers le haut par rapport au fond du réci- pient métallurgique. Cette dénivellation permet de retenir certains corps étrangers dans le récipient métallurgique lors de la coulée.
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La clé tournante 14 porte également un bras de levier 29 permettant de l'actionner en rotation manuellement.
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The present invention relates to a device for closing a rotary key of a metallurgical container with emptying from the bottom, having as main constituent parts a hollow body with a recessed cylindrical recess. in a central opening at the bottom of said container, so as to emerge above the bottom of the container a portion of length and provided with lights and a key of refractory material of complementary shape, held in place and clamped in said recess of the body hollow under the action of axial upward thrust means, the said key being provided with one or more holes extended by an axial channel which opens out under the container possibly in a pouring nozzle., It finds its main application in the steel industry and in particular in continuous casting,
where it allows precise control of the casting jet.
A pivoting closure device for a metallurgical container, closable by angular displacement of a key or core made of refractory material is known from document US-A-3,651,998. It consists of a nozzle inserted into an opening in a seat brick at the bottom of a pouring container. The device comprises a fixed element and a rotary element.
The fixed element is a hollow cylindrical bushel of refractory material embedded in the seat brick using refractory mortar. The fixed element crosses
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right through the bottom wall of the metallurgical container so as to emerge inside the container. A domed upper surface of the hollow body emerges above the bottom surface of the container. This surface is surrounded by lateral lights uniformly distributed around the periphery of the hollow body.
The rotary element consists of a cylindrical core held in place in the central housing of the fixed element under the action of springs bearing on an attached base. The core forms with the bore of the hollow body, an annular gap connected to a source of inert gas. The rotating element has in the lateral surface of the cylindrical part a series of inclined openings converging towards a central channel coinciding with the axis of rotation of the rotating element. The lights of the fixed element and the openings of the rotating element are aligned in the open position, in order to ensure a continuous flow of the liquid metal.
An inert gas is injected into the annular gap separating the cylindrical parts of the fixed element and the rotating element. The gas prevents infiltration of liquid metal into said gap and provides lubrication of at least part of the sliding surfaces.
The device nevertheless has the disadvantage of having leaks which are the cause of steel infiltration as well as a significant loss of inert gas, generally argon, as soon as a play, even a small one, begins. between the fixed element and the rotating element. Steel infiltration has the serious disadvantage of being
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a source of danger which reduces the reliability and safety of the device. The loss of inert gas is accentuated by the significant depression created in the vicinity of the openings of the rotating element under the throttling effect of the jet of liquid metal, and only influences profitability.
The present invention aims to remedy these drawbacks; and proposes a closure device making it possible to ensure perfect centering of the rotating element in its housing and to compensate for the play formed along a carrying surface of said device. shutter. It relates to a device as described in the first paragraph of the above-mentioned application, essentially characterized in that the cylindrical hollow body has a conical or frustoconical bottom having a lateral face delimiting a carrying surface in which the lights are provided. say and in that the rotary key has a conical head applied against the conical bottom of the body, the body lights and the key holes can be arranged opposite by angular displacement of the rotary key.
In a particular embodiment, the lumens of the hollow body are provided with a funnel-shaped flare opening towards the inside of the container to better guide the flows of liquid metal towards each of the holes of the key.
The rotating body is advantageously secured to a toothed ring driven by a toothed pulley controlled by a motor.
According to a feature of the invention, the
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lumen of the hollow body has an elevation upward relative to the bottom of the metallurgical vessel.
The features and details of the invention, as well as others will become apparent during the detailed description of a particular embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings.
In these drawings: FIG. 1 is a view in vertical section of the closure device according to the invention; - Figure 2 is a plan view, as observed outside of the metallurgical container; - Figure 3 is a section along line III-III of Figure 1, showing the device in the open position; and - Figure 4 is a view similar to that of Figure 2, showing the device in the closed position.
In these figures, the same reference signs designate identical or analogous elements.
As illustrated in FIG. 1, the closure device according to the invention designated as a whole by the reference sign 1, is mounted in a lower part of a metallurgical container 2 with emptying from the bottom. It is used to adjust the flow rate of the pouring jet and to close off the pouring orifice 3.
The shutter device 1 comprises two main parts. A first part is a fixed element consisting of a hollow body 4 made of refractory material. This hollow body 4 has a shape
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any elongated exterior, for example frustoconical. Over most of its length, it has a blind recess or bore 5 accessible by an inlet orifice 6 arranged in the lower face 7 of the truncated cone, that is to say the large base.
The bore 5 has a conical or frustoconical bottom 8 having a perfectly machined side face.
This smooth surface delimits a carrying surface 9 in which are formed lights 10 through which the liquid metal of the casting jet flows.
The frustoconical hollow body 4 is embedded in the inverted position, in which the top of the cone is directed upwards, in a hole 11 of complementary shape made in the seat brick 12 of the metallurgical container 2. The length of the hollow body 4 is chosen greater than the thickness of the seat brick 12 of the bottom wall of the metallurgical container 2, so as to allow an upper part 13 of the body to emerge above the level of the bottom of the metallurgical container 2. The upper part 13 of the hollow body 4 corresponds to the conical bottom 8, the lateral face of which is provided with the openings 10 opening in the vicinity of the bottom of the metallurgical container 2.
A second part of the shutter device is a movable element consisting of a rotary key or cylindrical core 14 held in place in the bore 5 of the hollow body 4 under the action of axial upward thrust means.
The rotary key 14 has a head 15 consisting of a series of cylinders of decreasing diameter
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bottom up and engaged in the conical bottom 8 of the hollow body 4.
In a particular embodiment, the key 14 is pressed against the conical bottom 8 under the action of springs 16 resting on an attached bottom 17 by bolts 18.
In this way, the conical head 15 of the key 14 is pressed against the bottom 8 also conical of the bore 5. The key 14 is therefore perfectly centered in the bore 5. At least one annular gap 30 is formed around of the cylindrical body of the key 14. this gap 30 is supplied with inert gas through a conduit 31.
The sealing zone of the closure device 1 is restricted to the conical carrying surface 9 located at the bottom 8 of the bore 5.
The cylindrical shape of the hollow body 4 allows the longitudinal displacement of the body upward so as to concentrate the pushing effect on the reduced portion of the carrying surface 9 of the conical bottom, so as to provide a high seal on a surface portion scaled down.
Under the axial thrust of the key 14 under the effect of springs 16, the configuration of the head 15 of the key 14 ensures better sealing of a joint surrounding each lumen 10. A perfectly sealed joint thus prevents steel infiltration , sources of many faults such as
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wedging of the rotating key 14, metal leakage and breakage of refractory parts. A tight seal also prevents that too much inert gas flow is sucked into said lumen under the suction effect of the steel jet.
In addition, the annular gap 30 is closed at its lower end by a stuffing joint 19 sandwiched between the hollow body 4 and the key 14 by a tightening ring 20.
The consumption of inert gas is therefore significantly reduced and can be considered negligible.
The key 14 is provided with one or more holes 21 extended by an axial channel 22 which opens out under the metallurgical vessel, possibly in a pouring cup 28.
The openings 10 of the hollow body 4 are provided with a funnel-shaped flare 23 opening towards the interior of the container 2 to better guide the flows of liquid metal towards each of the holes 21 of the key 14.
The rotary key 14 is integral with a ring gear 24 driven by a rack 25 controlled by a motor 26.
The aperture (s) of the hollow body have a designation 27 upwards relative to the bottom of the metallurgical container. This difference in level makes it possible to retain certain foreign bodies in the metallurgical container during casting.
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The rotary key 14 also carries a lever arm 29 allowing it to be actuated in rotation manually.