[0001] La présente invention appartient au domaine de l'industrie sidérurgique et a pour
objet un pivoteur de poches de coulées, utilisé en particulier dans les installations
de coulée continue de l'acier.
[0002] Dans ce type d'installation les poches contenant le métal fondu et venant de l'aciérie
sont amenées près de l'installation de coulée au moyen d'un chariot de transport ou
d'un pont-roulant et placées au-dessus d'un récipient-distributeur dans lequel le
métal fondu se déverse par un trou de coulée. Le métal fondu passe ensuite du distributeur
à la lingotière sans fond où est formée la bande continue de métal: brame ou barre.
[0003] Afin de faciliter le remplacement des poches et de diminuer autant que possible les
temps morts, on utilise souvent comme support de poches, un appareil appelé "pivoteur
de poches".
[0004] De tels appareils sont connus. Ils comprennent au moins un bras s'étendant en porte-à-faux
à partir d'un fût monté rotatif autour d'un axe vertical sur un socle fixe, par exemple
le bâti de support de l'installation. Chaque bras peut supporter une poche et l'amener
par rotation, d'une position de chargement et de déchargement à une position de coulée
au-dessus du distributeur.
[0005] Le pivoteur est souvent muni de deux bras diamétralement opposés de telle sorte que,
pendant qu'une poche, placée au-dessus du distributeur, déverse l'acier qu'elle contient,
on puisse retirer de l'autre bras la poche préalablement vidée pour la remplacer
par une nouvelle poche pleine.
[0006] Généralement, le trou de coulée, fermé par une busette, est prolongé vers le bas
par un tube de coulée, dont le rôle est de protéger le jet d'acier, entre poche et
distributeur, du contact avec l'air et donc de l'oxydation.
[0007] Les dispositifs de protection sont en général, ou un tube en réfractaire rapporté
ou maintenu sous la poche, ou bien une jupe en amiante ou en matériaux similaires
dans laquelle est maintenue une atmosphère neutre.
[0008] Etant donné que la poche est amenée au-dessus du distributeur puis évacuée par rotation
du bras du support autour de son axe vertical, on a été conduit à équiper les supports
de poches de dispositifs de levage qui permettent de dégager le tube de coulée lors
des changements de poches ou de distributeurs. Le levage est aussi nécessaire lorsque,
pour déboucher la busette de fermeture du trou de coulée, il faut y insuffler à l'aide
d'une lance, de l'oxygène sous pression qui vient brûler l'acier figé dans l'orifice
de la busette.
[0009] Les dispositifs de levage des bras de support de poches connus peuvent être de type
hydrauliques ou électromécaniques.
[0010] Dans les dispositifs de types mécaniques, le levage est engendré par des éléments
de types treuils et mouflages, vis et écrous, bielles, manivelles. Ces disposotifs
sont lourds et encombrants, ils balayent un espace important lors de la rotation du
pivoteur, ce qui crée des zones dangereuses aux postes de travail. De plus, généralement,
ils comportent un certain nombre d'articulations et de guidages exposés aux projections
d'acier et donc d'entretien fréquent et délicat.
[0011] En outre, les guidages saillants au- dessus des bras demandent une hauteur de levée
au pont plus importante et donc une hauteur de bâtiment en rapport.
[0012] Dans les dispositifs de types hydrauliques, le levage est engendré par des vérins.
Ces dispositifs sont plus simples et créent moins de contraintes que les dispositifs
mécaniques.
[0013] Dans ce cas, le levage de la poche est commandé par au moins un vérin hydraulique
prenant appui sur le bras de support, ce dernier étant monté pivotant sur le fût autour
d'une axe horizontal.
[0014] La poche est munie de deux tourillons s'engageant dans des organes de suspension
qui permettent la manoeuvre par le pont-roulant et qui reposent sur des parties d'appui
ménagées à l'extrémité du bras de support et qui ont souvent la forme de cuvette trapézoïdale
dans lesquelles s'encastrent les parties inférieures, de formes correspondantes, des
organes de suspension. De ce fait, si les parties d'appui sont fixées rigidement
à l'extrémité des bras de supports, le pivotement de ces derniers pendant le levage
détermine un changement d'orientation des organes de support et par conséquent une
oscillation de la poche autour de ses tourillons. C'est pourquoi on juge souvent
préférable de ménager les parties d'appui sur deux montants de support reliés au fût
par un système articulé formant un parallélogramme déformable dont ils constituent
un côté extérieur déplaçable parallèlement à lui-même. A cet effet, chaque montant
de support est articulé autour d'axes horizontaux d'une part sur l'extrémité du bras
de support et d'autre part sur une bielle parallèle au bras de support et articulée
sur le so cle, le sommet du parallélogramme déformable étant constitué par les axes
d'articulation respectivement fixes et mobiles du bras de support et de la bielle
de maintien respectivement sur le socle et sur les deux montants de support.
[0015] Dans de telles dispositions, qui sont décrites, par example, dans les documents EP-A-0206169
ou FR-A-2234946, l'effort de levage est appliqué sur le bras de support qui travaille
donc en flexion et l'effort demandé au vérin est supérieur au poids de la charge.
Pour cette raison et pour mieux soutenir l'ensemble articulé au cours du levage, celui-ci
est réalisé, généralement, au moyen de deux vérins écartés et synchronisés agissant
chacun sur un côté du bras de support.
[0016] L'invention a pour objet un dispositif du type à parallélogramme déformable mais
plus simple, moins lourd et moins encombrant que la plupart des dispositifs connus.
En outre, la rigidité des organes supportant la poche est augmentée et il est possible
de réaliser le levage au moyen d'un vérin de soulèvement unique, l'effort développé
étant mieux utilisé. De plus, le dispositif selon l'invention favorise la protection
contre les projections d'acier des différents organes mécaniques et hydrauliques
tout en présentant une totale accessibilité qui permet un entretien facile et efficace.
[0017] Le pivoteur de poche selon l'invention est donc du type comprenant un fût monté rotatif
sur un socle fixe et au moins un bras s'étendant en porte-à-faux et constitué par
un ensemble articulé en forme de parallélogramme déformable comprenant deux montants
de support placés de part et d'autre de la poche et reliés au fût par un ensemble
de bielles parallèles, respectivement supérieures et inférieures, reliées respectivement
aux deux montants et au fût par des articulations définissant quatre axes horizontaux
constituant les sommets du parallélogramme déformable dont lesdits montants constituent
un côté extérieur mobile susceptible de se déplacer verticalement en restant parallèle
à lui-même par déformation du parallélogramme sous l'action d'au moins un vérin de
levare.
[0018] Conformément à l'invention, les articulations définissant l'axe mobile des bielles
supérieures sont ménagées sur un châssis transversal s'étendant horizontalement et
passant à l'extérieur de la poche entre celle-ci et le fût et les deux montants de
support sont fixés rigidement sur ledit châssis transversal et forment avec ce dernier
une chaise rigide en forme de fourche dans laquelle vient s'emboîter la poche.
[0019] Par rapport aux autres dispositions connues à parallélogramme déformable, l'invention
présente donc la particularité de placer l'axe supérieur mobile à l'extérieur de
la poche, entre celle-ci et le fût, les deux côtés latéraux, fixes et mobiles du parallélogramme,
étant orientés en biais de façon que l'axe mobile supérieur du parallélogramme se
trouve sensiblement à la verticale de l'axe fixe inférieur. Grâce à cette disposition,
la chaise de support peut prendre appui directement sur le ou les vérins de levage,
ces derniers étant interposés entre le fût et le châssis transversal et dirigés suivant
un axe sensiblement vertical en prenant appui, respectivement sur le châssis transversal
à proximité de l'axe mobile supérieur et sur le fût à proximité de l'axe fixe inférieur.
[0020] Une telle disposition permet notamment de réaliser le soulèvement de la poche au
moyen d'un vérin unique placé dans le plan médian vertical de la chaise et prenant
appui au centre du châssis transversal de la chaise de support.
[0021] Par ailleurs, du fait que le poids de la chaise supportant la poche est appliqué
directement sur le ou les vérins, les bielles supérieures et inférieures qui constituent
les côtés sensiblement horizontaux du parallélogramme n'ont qu'un rôle de stabilisation
pour maintenir la chaise selon les trois axes et sont soumises uniquement à des efforts
de compression ou de traction. De plus, la taille du ou des vérins est directement
conditionnée par la masse de la poche et sa course est sensiblement égale à la course
de levage demandée.
[0022] De plus, la charge peut être directement mesurée, soit au moyen d'un peson interposé
entre le vérin de levage et le fût, soit par simple mesure de la pression du vérin.
[0023] Mais l'invention présente également d'autres avantages qui apparaîtront au cours
de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel et de certaines
variantes représentées schématiquement sur les dessins annexés.
Fig. 1 représente un bras de pivoteur de poche conforme à l'invention, vu de côté.
Fig. 2 représente, dans sa partie supérieure, une demi-vue de dessus du pivoteur
et, dans sa partie inférieure, une demi-coupe selon A-A de la figure 1.
Figs. 3 et 4 représentent deux exemples de réalisation différents du pivoteur selon
l'invention.
[0024] Le pivoteur de poches représenté sur les figures 1 et 2 comprend un fût (2) monté
rotatif autour d'un axe vertical sur un bâti ou socle (1) ancré au massif de fondation.
La rotation du fût est commandée par un moteur et est transmise par des engrenages
non représentés à une couronne d'orientation à galets (21) solidaire du fût (2).
[0025] Ce pivoteur est du type comprenant deux bras (4) (4ʹ) de support de poches s'étendant
en porte-à-faux à partir du fût (2), symétriquement de part et d'autre de l'axe (3)
du fût rotatif (2). Comme on le voit, cependant, sur la figure, chaque bras de support
(4) est constitué par une chaise de support massive (4) écartée du fût et reliée à
ce dernier simplement par deux paires de bielles parallèles, respectivement supérieures
(5) et inférieures (6). La chaise (40) de support de la poche de coulée (16) est constituée
de deux montants (41) placés de chaque côté de la poche (16) et reliés entre eux rigidement
par une poutre horizontale ou châssis transversal (42) de façon à constituer un bloc
rigide en forme de fourche présentant deux extrémités libres (43).
[0026] A chacune de ces extrémités externes libres (43) sont ménagés des organes (44) d'appui
latéral formant berceau sur lesquels repose la poche par l'intermédiaire de deux
axes ou tourillons (17) de suspension diamétralement opposés.
[0027] Selon une disposition connue, les tourillons (17) s'engagent dans des organes de
suspension (19) munis à leur partie inférieure d'une surfae d'appui de forme trapézoïdale
qui s'encastre dans une surface de même forme ménagée en creux sur le berceau correspondant
(44) de façon à assurer le calage de la poche (16).
[0028] Du côté externe, les bielles supérieures (5) et inférieures (6) de guidage et de
maintien de la chaise (40) sont articulées respectivement sur le châssis transversal
(42) et sur les extrémités libres (43) des deux montants (41) autour d'articulations
45, 46 définissant respectivement un axe mobile supérieur (52) et un axe mobile inférieur
(62).
[0029] Du côté interne, les bielles supérieures (5) et inférieures (6) sont articulées sur
le fût (2), autour de deux axes fixes respectivement supérieur (51) et inférieur
(61). Les deux axes fixes d'articulation (51) et (61) sont définis par des paliers
portés par le fût (2) et ménagés respectivement sur des flasques (22) fixés à la
partie supérieure et dans l'axe du fût (2) et sur des flasques (23) fixés à la partie
inférieure, au niveau de l'anneau de rotation (21).
[0030] Les différentes articulations (45, 46, 22, 23) sont parties intégrantes des bielles
et du fût, les pièces rapportées étant de simples paliers courts.
[0031] Les quatre axes (51), (52), (61), (62) sont placés aux sommets d'un parallélogramme
déformable, dont chaque montant (41) constitue donc un côté externe mobile opposé
au côté interne fixe défini par les axes supérieurs (51) et inférieurs (61). Les bielles
supérieures (5) et inférieures (6) forment les deux autres côtés respectivement supérieur
et inférieur du parallélogramme.
[0032] Les deux autres côtés sont formés d'une part par les bielles inférieures (6) formant
le côté inférieur et d'autre part par les bielles supé rieures (5) formant le côté
supérieur du parallélogramme.
[0033] On voit que l'orientation des côtés latéraux du parallélogramme et la longueur des
bielles sont déterminées de façon que l'axe supérieur mobile (52) du parallélogramme
se trouve placé sensiblement à la verticale de l'axe fixe inférieur (16).
[0034] Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur les dessins, le mouvement
de levage de la poche est engendré par un seul vérin hydraulique (7) prenant appui
d'une part sur le fût (2), entre les deux bielles inférieures (6) et d'autre part
sur la chaise (40) de support de poche, au milieu du châssis transversal (42).
[0035] Dans une telle disposition,le vérin de levage peut donc être orienté suivant une
direction sensiblement verticale. Les nécessaires changements d'orientation au cours
du levage sont autorisés en interposant entre les deux éléments du vérin (7) et, respectivement,
le fût (2) et le châssis (42), des organes d'appui articulés (71, 72). On peut utiliser
des appuis à rotule mais une articulation autour d'un axe parallèle aux axes du parallélogramme
serait suffisante.
[0036] Comme on peut le constater, le vérin (7) supporte ainsi directement le poids de la
poche (16) auquel s'ajoute celui de la chaise (40).
[0037] Aucun effet de démultiplication n'augmente donc la charge appliquée sur le vérin
dont le déplacement est sensiblement égal à celui de la poche et c'est ce qui permet,
notamment, d'employer un vérin unique dont la taille et la course sont directement
conditionnées par la masse à soulever et la course de levage demandée.
[0038] Le circuit hydraulique est simplifié car le vérin de levage peut être un simple vérin
plongeur, le rappel en descente étant assuré de façon sûre, même sans charge, par
le poids mort de la chaise (40) et des bielles (5) et (6).
[0039] La chaise de support (40) peut être constituée par un bloc mécano-soudé formant une
fourche très rigide simplement maintenue par les bielles (5) et (6) de façon à se
déplacer parallèlement à elle-même. Les bielles (5) et (6) travaillent uniquement
en traction ou en compression et peuvent d'ailleurs être relativement courtes même
si l'axe supérieur fixe (51) est placé très près de l'axe du fût (2). La chaise (40)
est, elle-même, peu sollicitée à la flexion.
[0040] Le maintien à l'horizontale des deux appuis (44) des tourillons (17), est assuré
par le châssis transversal (42) associé à un caisson de torsion (15) s'étendant horizontalement
entre les deux bielles supérieures (5) auxquelles il est fixé rigidement. Les deux
bielles inférieures (6) peuvent, d'ailleurs, être également solidarisées par une barre
de liaison (63).
[0041] Ainsi, tout déséquilibre est absorbé par un élément non sujet à usure ou entretien
comme le seraient les dispositifs dynamiques classiques tels que pignons, crémaillères
distributeurs hydrauliques, vis, écrous, etc.... .
[0042] Le maintien du parallélisme des éléments correspondants sur les deux côtés du parallélogramme
engendre un couple de torsion que l'on peut faire supporter essentiellement par le
caisson (15) en adaptant en conséquence les caractéristiques dimensionnelles de ce
dernier, de même qu pour le châssis transversal (42) qui supporte l'effort de levage
en particulier en cas d'utilisation d'un vérin unique.
[0043] Bien entendu le second bras (4ʹ) du pivoteur s'étendant symétriquement de l'autre
côté de l'axe (3) du fût rotatif (2) serait réalisé de la même façon et c'est pourquoi
il n'a pas semblé nécessaire de la représenter complètement sur les dessins.
[0044] La figure 3 représente un exemple de réalisation différent du pivoteur selon l'invention.
[0045] La différence par rapport au pivoteur décrit précédemment réside dans le fait que
le vérin (7) est fixé rigidement directement sur le fût rotatif (2). La poussée de
ce vérin (7) est alors transmise à la chaise de support (40) par une bielle de compression
(9), articulée à ses deux extrémités respectivement sur la chaise (40) et sur le vérin
(7).
[0046] Cette réalisation particulière du dispositif de levage entraîne une meulleure répartition
pour la transmission des efforts dans les éléments du pivoteur. Les circuits hydrauliques
peuvent alors être en tuyauterie rigide et l'ensemble du dispositif de levage hydraulique,
en particulier de la tige (12) du vérin, les joints et le matériel de pesage, peuvent
être particulièrement bien protégés des projections d'acier.
[0047] La figure 4 montre une autre variante. La bielle de compression (9) est articulée
à son extrémité supérieure sur le châssis transversal (42) et à son extrémité inférieure,
directement sur le piston (10) du vérin (7) en passant dans un alésage axial ménagé
dans la tige (12) et laissant le jeu nécessaire à l'orientation de la bielle (9).
La tige 12 sert alors seulement au guidage et à l'étanchéité et est très peu sollicitée,
la charge étant appliquée directement sur le piston (10).
[0048] Sur la figure 4, on a aussi représenté un dispositif de pesage comprenant de chaque
côté de la poche, deux ensembles de pesons (14). Cependant, étant donné la proportionnalité
entre le poids de la poche et la force de compression directement appliqueé sur le
vérin, ce dispositif de pesage peut très bien, de façon nouvelle être directement
appliqué au niveau du vérin de levage (7).
[0049] Par exemple, comme on l'a représenté schématiquement sur la figure 1, des pesons
(73) pourraient être interposés entre le corps du vérin (7) et le fût (2) au niveau
de l'organe d'appui inférieur (71).
[0050] Mais on pourrait aussi déterminer le poids de la poche simplement à partir d'une
mesure de la pression hydraulique appliquée sur le vérin (7) en tenant compte des
poids morts.
[0051] On notera que la disposition conforme à l'invention, présente l'avantage de dégager
au milieu du fût rotatif (2), un espace libre dans lequel on peut installer les
matériels principaux de commande hydraulique sur un simple plancher bien coutenu par
le fût (2). D'autres éléments: réservoir, tiroirs, peuvent être installés en porte-à-faux
sous les passerelles ménagées pour la circulation sur le côté du pivoteur mais on
peut aussi loger l'ensemble de la commande hydraulique dans le fût.
[0052] Des variantes peuvent être apportées dans la réalisation du pivoteur qui vient d'être
décrit sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendications.
[0053] Par exemple, il est particulièrement intéressant d'utiliser un vérin unique pour
le levage du bras de support de la poche, ce qui permet de s'affranchir de tous les
problèmes de synchronisation hydraulique présents dans tous les dispositifs hydrauliques
à plusieurs vérins. Cependant, il serait aussi possible de faire agir deux vérins
(7) aux deux extrémités du châssis transversal (42).
[0054] On pourraît aussi intercaler entre le fût (2) et la chaise (40) un amortisseur venant
réduire les effets des chocs de dépose sur l'ensemble de la structure, la forme compacte
et rigide de la chaise permettant, d'ailleurs, de mieux absorber de tels chocs.
[0055] On voit que l'ensemble des caractéristiques que l'on vient de décrite permettent
l'obtention d'un pivoteur simple, où le montage et le changement des poches sont aisés,
et dont le poids est inférieur à celui de la plupart des pivoteurs connus.
[0056] Le poids de la poche de coulée et des éléments qui la supportent est supporté directement
sans effet de démultiplication par les moyens de levage, ces derniers peuvent être
constitués par un vérin unique placé dans le plan médian vertical du pivoteur et
dirigé verticalement de telle sorte que la charge à lever et l'effort de levage sont
sensiblement parallèles, de sens contraire et d'égale intensité, aux masses mortes
près.
[0057] Ainsi, les efforts extérieurs inévitables ne sont pas transposés en efforts internes
plus importants, comme cela est le cas avec les dispositifs classiques à leviers.
[0058] En outre l'accessibilité, totale à tous les endroits délicats (vérins, bielles, caissons
de torsion), permet un entretien facile et efficace de l'installation et l'ensemble
des matériels sensibles peut être facilement protégé par example par des capotages
et/ou des protections gunitées.
1. Pivoteur de poches comprenant un fût (2) monté rotatif sur un socle fixe (1) et
au moins un bras (4) s'étendant en porte-à-faux et constitué par un ensemble articulé
en forme de parallélogramme déformable comprenant deux montants de support (41) placés
de part et d'autre de la poche (16) et reliés au fût (2) par un ensemble de bielles
parallèles, respectivement supérieures (5) et inférieures (6) reliées respectivement
aux deux montants (41) par des articulations (45)(46) définissant deux axes mobiles,
respectivement supérieur (52) et inférieur (62) et au fût (2) par des articulations
(22)(23) définissant deux axes fixes respectivement supérieur (51) et inférieur (61),
les quatre axes d'articulation constituant les sommets du parallélogramme déformable
dont lesdits montants (41) constituent un côté extérieur mobile susceptible de se
déplacer verticalement en restant parallèle à lui-même par déformation du parallélogramme
sous l'action d'au moins un vérin de levage (7) caractérisé par le fait que les articulations (45) définissant l'axe mobile (52) des bielles
supérieures (5) sont ménagées sur un châssis transversal (42) s'étendant horizontalement
et passant à l'extérieur de la poche (16) entre celle-ci et le fût (2) et que les
deux montants de support (41) sont fixés rigidement sur ledit châssis transversal
(42) et forment avec ce dernier une chaise rigide (40) en forme de fourche dans laquelle
vient s'emboîter la poche (16).
2. Pivoteur de poches selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chaise
de support (40) prend appui directement sur le ou les vérins de levage (7), ces derniers
étant interposés entre le fût (2) et le châssis transversal (42).
3. Pivoteur de poches selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le ou
les vérins de levage (7) sont dirigés suivant un axe sensiblement vertical.
4. Pivoteur de poches selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le ou
les vérins de levage (7) prennent appui sur le châssis transversal (42) à proximité
de l'axe mobile supérieur (52) et sur le fût (2) à proximité de l'axe fixe inférieur
(61).
5. Pivoteur de poches selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le levage
de la poche est réalisé par un vérin unique (7) placé dans le plan médian vertical
de la chaise (40) et prenant appui au centre du châssis transversal (42).
6. Pivoteur de poches selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par
le fait que chaque vérin de levage (7) est associé à un moyen de pesage de la poche
(16).
7. Pivoteur de poches selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le moyen
de pesage de la poche (16) est constitué par au moins un peson (73) interposé entre
le vérin de levage (7) et le fût (2).
8. Pivoteur de poches selonl a revendication 6, caractérisé par le fait que le pesage
de la poche (16) est effectué à partir d'une mesure directe de la pression du vérin
de levage (7).
9. Pivoteur de poches selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par
le fait que les deux éléments de chaque vérin de levage (7) prennent appui respectivement
sur le fût (2) et sur le châssis transversal (42) de la chase de support (40) par
l'intermédiaire d'organes d'appui (71)(72) articulés au moins autour d'un axe parallèle
aux axes d'articulations (51, 52, 61, 62) du parallélogramme déformable.
10. Pivoteur de poches selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait
que chaque vérin de levage (7) comprend un premier élément (11) fixé rigidement sur
le fût (2) et un second élément (10, 12) prenant appui sur la chase (40) par l'intermédiaire
d'une bielle de compression (9) articulée à ses deux extrémités.
11. Pivoteur de poches selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bielle
de compression (9) passe avec jeu dans un alésage ménagé dans l'axe de la tige (12)
du vérin (7) de façon à prendre appui directement sur le piston (10) du vérin (7).