Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un dispositif de répartition d'un matériau en fusion avec une rigole basculante supportée de façon à pouvoir basculer autour d'un axe de basculement sensiblement horizontal. On utilise un tel dispositif notamment pour répartir une fonte liquide, qui s'écoule à travers une rigole de coulée d'un plancher de coulée d'une halle de coulée d'un haut- fourneau, sur deux wagons torpédo ou deux poches qui sont en attente en- dessous du plancher de coulée.

Etat de la technique

[0002] Le brevet US 3,792,850 décrit un tel dispositif. La rigole basculante comprend un berceau de support, qui est supporté à l'aide de deux tourillons de support de façon à pouvoir basculer autour d'un axe de basculement horizontal, et un élément de rigole avec deux becs déversoir opposés, qui est placé de façon interchangeable dans le berceau de support. Un groupe d'entraînement du berceau de support comprend un groupe motoréducteur avec une manivelle. Cette manivelle est reliée à l'aide d'une bielle à un bras de levier du berceau de support.

[0003] Du document KR20040046395 on connaît une rigole basculante dans laquelle le groupe motoréducteur est accouplé, sans bielle-manivelle intermédiaire, à un des deux tourillons du berceau de support.

[0004] Un défaut commun de ces deux mécanismes de basculement avec groupe motoréducteur est que, vu le poids important de la rigole basculante, les couples à la sortie du réducteur doivent être assez importants, ce qui nécessite un groupe motoréducteur de taille importante donc cher. Un avantage d'un groupe d'entraînement avec groupe motoréducteur réside dans le fait qu'on peut prévoir sur le réducteur un deuxième arbre d'entrée relié à une roue à main, ce qui permet de basculer manuellement la rigole basculante en cas de problème avec le moteur du groupe motoréducteur ou avec son alimentation en énergie. Cependant, ce deuxième arbre d'entrée nécessite un train d'engrenages supplémentaire avec un rapport de transmission très élevé pour faire basculer manuellement la rigole basculante, ce qui augmente encore davantage le prix du groupe motoréducteur.

[0005] II existe aussi des rigoles basculantes dont le groupe d'entraînement du berceau de support comprend un vérin hydraulique ou pneumatique connecté à un bras de levier du berceau de support. Cependant, un vérin hydraulique de grand diamètre, qui nécessite des débits importants d'huile hydraulique sous haute pression pour fonctionner, est mal vu à proximité immédiate de quantités importantes de fonte liquide (danger d'incendie). Un vérin pneumatique quant à lui présente le désavantage de ne pas permettre un ajustement fiable de l'angle d'inclinaison de la rigole basculante. De plus, les solutions avec vérin hydraulique ou pneumatique ont le désavantage de ne pas offrir de possibilité pour basculer manuellement la rigole basculante en cas de problème avec l'alimentation en fluide hydraulique ou pneumatique.

Objet de l'invention

[0006] Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de répartition d'un matériau en fusion avec une rigole basculante équipée d'un groupe d'entraînement simple et bon marché, assurant malgré tout un basculement sûr et fiable de la rigole basculante.

[0007] Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un dispositif selon la revendication 1.

Description générale de l'invention

[0008] Afin de résoudre le problème mentionné ci-dessus, la présente invention propose un dispositif de répartition pour un matériau en fusion comprenant de façon connue en soi : une rigole basculante supportée de façon à pouvoir basculer autour d'un axe de basculement sensiblement horizontal ; un groupe d'entraînement avec un groupe motoréducteur et un moyen de transmission d'efforts reliant le groupe motoréducteur à la rigole basculante, de façon à transmettre à cette dernière un moment de basculement autour de son axe de basculement. Selon un aspect nouveau, le moyen de transmission d'efforts comprend un treuil à tambour entraîné par le groupe motoréducteur et au moins un tronçon de câble s'enroulant sur le tambour, respectivement se déroulant de ce dernier; une extrémité dudit tronçon de câble étant fixée à la rigole basculante à une distance L de son axe de basculement, de façon à pouvoir appliquer à la rigole basculante le moment de basculement. Il sera apprécié que le moyen de transmission d'efforts comprend essentiellement des éléments simples, qui sont le plus souvent disponibles dans le commerce. De plus, le couple nécessaire à la sortie du groupe motoréducteur pour faire fonctionner le treuil à tambour est relativement faible, de sorte qu'on peut utiliser un motoréducteur de taille réduite, donc à bon marché. Le plus souvent le réducteur doit seulement comporter un train d'engrenages composé d'une vis sans fin et d'une roue à vis conjuguée et peut être autobloquant à l'arrêt. Il sera aussi apprécié que la transmission par câbles procure une grande liberté en ce qui concerne l'emplacement du groupe d'entraînement, qui peut par exemple être placé sur le plancher de coulée, dans un cabinet adjacent à la rigole basculante, voire même en-dessous de la rigole basculante. De plus, mis à part les câbles, il n'y a pas de connexions mécaniques entre le groupe d'entraînement et la rigole basculante, ce qui facilite le montage et démontage du groupe d'entraînement et/ou de la rigole basculante.

[0009] Dans une première variante d'exécution, le moyen de transmission d'efforts comprend un seul tronçon de câble qui est apte à transmettre à la rigole basculante un moment de basculement dans un premier sens pour l'amener d'une première position dans une deuxième position, lorsqu'on enroule ce tronçon de câble sur le tambour ; et la rigole basculante est équilibrée de façon à revenir de la deuxième position dans la première position, lorsqu'on déroule le câble du tambour. En d'autres termes, le groupe d'entraînement sert uniquement à produire le couple pour basculer la rigole basculante dans un sens. Le basculement de la rigole basculante dans le sens contraire s'effectue grâce à la force de pesanteur agissant directement sur la rigole basculante.

[0010] Dans une variante d'exécution préférée, le moyen de transmission d'efforts comprend un premier tronçon de câble et un deuxième tronçon, une extrémité du premier tronçon de câble étant fixée à la rigole basculante de façon à pouvoir appliquer à cette dernière un moment de basculement dans un premier sens, lorsqu'on enroule ce premier tronçon de câble sur le tambour ; et une extrémité du deuxième tronçon de câble étant fixée à la rigole basculante de façon à pouvoir appliquer à cette dernière un moment de basculement dans un deuxième sens, lorsqu'on enroule ce deuxième tronçon de câble sur le tambour. Dans cette variante d'exécution, le groupe d'entraînement sert à produire le couple pour basculer la rigole basculante dans deux sens. Il sera apprécié que cette variante d'exécution permet d'équilibrer la rigole basculante de façon à ce qu'elle soit en équilibre entre une première position dans laquelle elle déverse le matériau en fusion du côté gauche et une deuxième position dans laquelle elle déverse le matériau en fusion du côté droit. Dans cette position d'équilibre, le groupe d'entraînement est, par conséquent, libre de tout effort.

[0011] Le dispositif comprend avantageusement une première butée de fin de course définissant une première position extrême d'inclinaison pour la rigole basculante, et une deuxième butée de fin de course définissant une deuxième position extrême d'inclinaison pour la rigole basculante. Ces butées de fin de course constituent un arrêt de sécurité pour la rigole basculante.

[0012] Afin d'éviter qu'un câble ne casse lorsque la rigole basculante est arrêtée dans son mouvement de basculement par une butée de fin de course, respectivement par un autre obstacle rigide, on prévoit sur la rigole basculante un point d'attache pour le câble qui est avantageusement formé par un système d'attache avec ressorts précontraints. Aussi longtemps que la tension dans le câble reste inférieure à l'effort de précontrainte des ressorts, ces derniers ne se compriment pas, et le système d'attache forme un point d'attache fixe pour la corde. Cependant, si la rigole basculante est arrêtée dans son mouvement de basculement par une butée de fin de course ou un autre obstacle rigide, l'effort dans le tronçon de câble dépasse l'effort de précontrainte des ressorts. Ces derniers se compriment alors, et le point d'attache cède proportionnellement au module de l'effort de traction, ce qui limite la tension dans le câble et évite sa cassure prématurée.

[0013] La rigole basculante comprend avantageusement deux bras de levier, l'extrémité du premier tronçon de câble étant fixée au premier bras de levier et l'extrémité du deuxième tronçon de câble étant fixée au deuxième bras de levier. Ces deux bras de leviers sont de préférence symétriques par rapport à un plan vertical passant par l'axe de basculement, et chaque bras de levier supporte avantageusement un guide de câble en forme d'arc de cercle dont le centre de courbure est situé sur le axe de basculement. Grâce à ces deux guides de câble, l'augmentation de longueur d'un tronçon de câble est sensiblement égale à la diminution de l'autre tronçon de câble, ce qui permet un enroulement et déroulement sans problème des deux tronçons de câble sur un même tambour.

[0014] Un poids de mise en tension est avantageusement associé à chaque tronçon de câble de façon maintenir ce dernier tendu autour du tambour, lorsque le tronçon de câble ne transmet pas d'effort de traction.

[0015] Dans une première variante d'exécution, la rigole basculante comprend un élément de rigole avec deux becs déversoir opposés qui est supporté à l'aide de deux tourillons de support de façon à pouvoir basculer autour du axe de basculement horizontal.

[0016] Dans une variante d'exécution préférée, la rigole basculante comprend un berceau de support supporté à l'aide de deux tourillons de support, de façon à pouvoir basculer autour de l'axe de basculement horizontal, et un élément de rigole avec deux becs déversoir opposés, qui est placé de façon interchangeable dans le berceau de support. Cette variante avec berceau de support permet un échange aisé et rapide de l'élément de rigole.

[0017] Le groupe motoréducteur et le treuil à tambour sont de préférence agencés à côté de la rigole basculante et avantageusement séparés de cette dernière par une paroi de protection.

[0018] Une exécution préférée comprend en outre une came de fin de course fixée sur la rigole basculante, un dispositif de détection de certaines positions prédéfinies de la came de fin de course et un circuit pour stopper le groupe motoréducteur lorsqu'une telle position prédéfinie est détectée.

Brève description des dessins

[0019] D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée de quelques modes de réalisation avantageux présentés ci- dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent:

Fig. 1 : une coupe verticale, selon la ligne de coupe 1 -1 repérée dans la Fig. 2, d'un dispositif de répartition pour un matériau en fusion selon l'invention;

Fig. 2: une coupe horizontale selon la ligne de coupe 2-2 repérée dans la Fig. 1 ; Fig. 3: une coupe verticale selon la ligne de coupe 3-3 repérée dans la Fig. 2;

Fig. 4: une coupe partielle montrant le détail repéré par un cercle 4 dans la Fig. 1 ; et

Fig. 5: une coupe montrant le détail repéré par un cercle 5 dans la Fig. 1.

Description d'une exécution préférée

[0020] Les figures en annexe montrent un dispositif selon la présente invention, qui est utilisé, à titre d'exemple, pour répartir une fonte liquide 8, qui s'écoule à travers une rigole de coulée 10 d'un plancher de coulée 12 d'une halle de coulée d'un haut-fourneau, sur deux wagons torpédo 14, 14', qui sont en attente en- dessous du plancher de coulée 12. Ce dispositif comprend une rigole basculante, globalement identifiée par la référence 16, qui se compose avantageusement d'un berceau de support 18 et d'un élément de rigole interchangeable 20.

[0021] Le berceau de support 18 est équipé de deux tourillons 22, 22', qui sont logés dans des paliers 24, 24' latéraux, de façon à ce que le berceau de support 18 puisse basculer autour d'un axe de basculement 25. L'élément de rigole interchangeable 20 forme un bec déversoir 28, 28' pour la fonte à chacune de ses deux extrémités. Il est placé d'en haut dans le berceau de support 18 et est muni de pieds 26, 26', qui le calent sur le berceau de support 18 et l'immobilisent lors du basculement de ce dernier.

[0022] Sur la Fig. 1 , la rigole basculante est montrée en position de repos (ou d'attente), dans laquelle l'élément de rigole 20 est sensiblement horizontal. On notera que l'ensemble de la rigole basculante 16 est avantageusement équilibrée de façon à être en équilibre dans cette position de repos, c'est-à-dire qu'il ne faut pas exercer de moment pour maintenir l'élément de rigole 20 sensiblement horizontal. En appliquant un moment de basculement sur la rigole basculante 16, on peut cependant faire basculer le berceau de support 18 dans le sens de la flèche 30, pour amener l'élément de rigole 20 dans une position inclinée de déversement dans le wagon torpédo 14 (tel que suggéré par des traits interrompus sur la Fig. 1 ), et dans le sens de la flèche 30', pour amener l'élément de rigole 20 dans une position inclinée de déversement dans le wagon torpédo 14'. [0023] Le signe de référence 32 identifie une première butée portée par une sous-structure 34 de façon à coopérer avec une première contrebutée 32' sur le berceau de support 18 pour définir une position extrême d'inclinaison de l'élément de rigole 20, lorsqu'on fait basculer le berceau de support 18 dans le sens de la flèche 30. Le signe de référence 36 identifie une deuxième butée portée par la sous-structure 34 de façon à coopérer avec une deuxième contrebutée 36' sur le berceau de support 18, pour définir une position extrême d'inclinaison de l'élément de rigole 20, lorsque le berceau de support 18 bascule dans le sens de la flèche 30'.

[0024] Sur les Fig. 2 et 3, on voit un groupe d'entraînement 40 particulièrement avantageux associé à la rigole basculante 16. Ce groupe d'entraînement 40 comprend un groupe motoréducteur 42, qui entraîne un treuil à tambour 44. Sur ce dernier s'enroule et se déroule un câble, qui est globalement identifié avec le signe de référence 46 et qui permet d'appliquer à la rigole basculante 16 un moment de basculement autour de son axe de basculement 25. Le treuil à tambour 44 peut être le plus souvent un équipement standard disponible dans le commerce. Le groupe motoréducteur 42 peut comprendre un moteur électrique, hydraulique ou pneumatique accouplé au réducteur. Le réducteur du groupe motoréducteur 42 peut être assez petit. Le plus souvent il suffit qu'il comporte un seul train d'engrenages composé essentiellement d'une vis sans fin et d'une roue à vis conjuguée. Ce train d'engrenage à vis sans fin est avantageusement dimensionné de façon à être autobloquant à l'arrêt. Reste à noter que le groupe motoréducteur 42 et le treuil à tambour 44 sont, dans l'exécution montrée sur les figures, agencés en-dessous du plancher de coulée 12, à côté de la rigole basculante 16, et séparés de cette dernière par une paroi de protection 48.

[0025] Dans l'exécution préférentielle présentée à l'aide des figures, le câble 46 comprend un premier tronçon de câble 50, muni d'une extrémité 52 fixée à la rigole basculante 16, à une distance L de son axe de basculement 25, de façon à pouvoir appliquer à cette dernière un moment de basculement dans le sens de la flèche 30', et un deuxième tronçon de câble 50', muni d'une extrémité 52' fixée à la rigole basculante 16, à une distance L de son axe de basculement 25, de façon à pouvoir appliquer à cette dernière un moment de basculement dans le sens opposé indiqué par la flèche 30. Entre le premier tronçon de câble 50 et le deuxième tronçon de câble 50', le câble 46 forme plusieurs enroulements autour du treuil à tambour 44. Pour éviter un glissement entre le treuil à tambour 44 et le câble 46, ce dernier peut être fixé au treuil à tambour 44, de façon à ce que le tronçon de câble 50 puisse s'enrouler d'un côté de cette fixation et le tronçon de câble 50' puisse s'enrouler de l'autre côté de ce point de fixation. Alternativement, chaque tronçon de câble 50, 50' peut bien entendu être fixé individuellement au treuil à tambour 44.

[0026] Sur la Fig. 1 , on voit que le berceau de support 18 comprend deux bras de levier 54, 54' symétriques par rapport à un plan vertical passant par l'axe de basculement 25. Le premier bras de levier 54 sert de point de fixation à ladite première extrémité 52 du premier tronçon de câble 50, et le deuxième bras de levier 54' sert de point de fixation à ladite deuxième extrémité 52' du deuxième tronçon de câble 50'.

[0027] Sur la Fig. 1 on voit également que chaque bras de levier 54, 54' supporte un guide de câble 56, 56' en forme d'arc de cercle dont le centre de courbure est situé sur l'axe de basculement 25. Les références 58, 58' identifient des poulies de renvoi agencées au-dessus des guides de câble 56, 56', symétriquement par rapport à un plan vertical passant par l'axe de basculement 25. Ces poulies de renvoi 58, 58' servent à guider le tronçon de câble 50, respectivement 50', en- dessous du plancher de coulée 12 jusqu'au dessus du treuil à tambour 44. Les références 59, 59' identifient des poulies de renvoi agencées au-dessus du treuil à tambour 44, pour guider le tronçon de câble 50, respectivement 50' sur le treuil à tambour 44.

[0028] Lorsque le premier tronçon de câble 50 s'enroule autour du treuil à tambour 44, le deuxième tronçon de câble 50' se déroule du treuil à tambour 44 et vice versa. Grâce aux deux guides de câble 56, 56' en forme d'arc de cercle, dont le centre de courbure est situé sur l'axe de basculement 25, l'augmentation de longueur d'un tronçon de câble 50 est sensiblement égale à la diminution de l'autre tronçon de câble 50', ce qui permet un enroulement et déroulement sans problème des deux tronçons de câble sur un même tambour.

[0029] La Fig. 5 montre une fixation préférentielle de la première extrémité 52 du tronçon de câble 50 au bras de levier 54 (la fixation de la deuxième extrémité 52' du tronçon de câble 50' au bras de levier 54' est préférentiel lement identique). La référence 60 identifie globalement un système d'attache avec ressorts 62 précontraints, qu'on va maintenant décrire plus en détail. Ce système d'attache comprend un tube 64 muni d'un côté d'un collet 66 et de l'autre côté d'un filet 68. Le tube 64 est logé dans un trou 70 d'un socle 72 du bras de levier 54, avec son collet 66 en appui sur la surface externe 74 du socle 72. Les ressorts 62, qui sont avantageusement des rondelles-ressort (ressorts de type Belleville), sont enfilés sur le tube 64, du côté opposé du trou 70. Une plaque 76 est vissée sur le filet 68, de façon à comprimer les ressorts 62 entre sa face interne 78 et la face interne 80 du socle 72. De cette façon on exerce sur les ressorts 62 un effort de précontrainte prédéfini, qui correspond sensiblement à l'effort de traction maximal dans le tronçon de câble 50 à escompter lors de l'opération de basculement de la rigole basculante 16.

[0030] Le tronçon de câble 50 est fixé à une tige de fixation 86 qui présente une extrémité filetée 88 qui passe à travers le tube 64. Un écrou d'ajustage de tension 90 vissé sur cette extrémité filetée 88 forme un appui réglable, avec lequel la tige de fixation 86 prend appui sur l'extrémité inférieure du tube 64. A l'aide de cet écrou d'ajustage de tension 90, on sait dès lors tendre le tronçon de câble 50. Une fois que la tension dans le tronçon de câble 50 est ajustée, l'écrou 90 est bloqué à l'aide d'un contre-écrou 92.

[0031] Aussi longtemps que la tension dans le tronçon de câble 50 reste inférieure à l'effort de précontrainte des ressorts 62, les ressorts 62 ne se compriment pas, et le tube 64 forme un appui fixe pour la tige de fixation 86. Si la rigole basculante 16 est cependant arrêtée dans son mouvement de basculement par la butée 32' ou un autre obstacle rigide, l'effort dans le tronçon de câble 50 dépasse l'effort de précontrainte des ressorts 62, les ressorts 62 se compriment, et le tube 64 est tiré par la tige de fixation 86 dans le sens de la flèche 94, proportionnellement au module de l'effort de traction, ce qui limite la tension dans le tronçon de câble 50 et évite sa cassure prématurée.

[0032] La Fig. 4 montre un poids 96 de mise en tension avantageusement associé au tronçon de câble 50 de façon à maintenir ce dernier tendu autour du treuil à tambour 44. Il s'agit par exemple d'un cylindre en plomb muni d'un canal de passage 98 pour le tronçon de câble 50 et qui prend appui sur un arrêt 100, de façon à exercer sur le tronçon de câble 50 une traction en direction de sa première extrémité 52. Reste à noter qu'un poids 96' analogue de mise en tension est avantageusement associé aussi au tronçon de câble 50'.

[0033] Sur les Fig. 2 et 3, la référence 102 identifie globalement un système de détection de fin de course. Ce système 102 comprend une came de fin de course 104 solidaire du tourillon 22 et un dispositif de détection 106, permettant de détecter certaines positions prédéfinies de cette came de fin de course, par exemple à l'aide de contacts mécaniques ou magnétiques ou de capteurs inductifs, capacitifs ou optiques. Un système électrique (non montré) peut alors être utilisé pour stopper le groupe motoréducteur lorsqu'une telle position prédéfinie est détectée.

[0034] Sur la Fig. 3, la référence 110 identifie une roue à main permettant de basculer manuellement la rigole basculante 16 en cas de problème avec le moteur du groupe motoréducteur 42 ou avec son alimentation en énergie. Il sera apprécié que suite aux bras de levier importants intervenant dans la transmission du moment de basculement à la rigole basculante 16, on peut avoir un réducteur assez petit pour la transmission de l'effort manuel au treuil à tambour 44.

N N N N ₎₎₎₎

L _l3 N O C _\> OOég _ ende: 56, guide de câble 56'

10 rigole de coulée poulies de renvoi

12 plancher de coulée

14, wagons torpédo poulies de renvoi 14'

16 rigole basculante 60 système d'attache

18 berceau de support 62 ressorts de 60

20 élément de rigole 64 tube interchangeable 66 collet sur 64 tourillons de 18 68 filet sur 64

70 trou

24, paliers

72 socle 24'

74 O CDD ^{C C} OO surface externe de 72

25 axe de basculement

76 plaque

26, pieds de 20 26' 78 face interne de 76 bec déversoir de 20 8 fonte liquide

80 face interne de 72

30, flèche indiquant le sens de 86 tige de fixation 30' basculement

88 extrémité filetée

32 première butée

90 écrou d'ajustage de tension

32' première contrebutée

92 contre-écrou

34 sous-structure

94 flèche

36 deuxième butée

96 un poids de mise en tension

36' deuxième contrebutée

98 canal de passage dans 96

40 groupe d'entraînement

100 arrêt

42 groupe motoréducteur

102 système de détection de fin de

44 treuil à tambour course

46 câble 104 came de fin de course

48 protection 106 dispositif de détection

50 premier tronçon de câble 110 roue à main

50' deuxième tronçon de câble

52 première extrémité de 50

52' deuxième extrémité de 50

54, bras de levier 54'