Brevet FR2064115A1 — publié le 19710716

X 2064115 La présente invention est relative à une rigole de transport électromagnétique pour l'évacuation de métaux liquides d'un récipient de fusion ou de conservation à chaud, comportant un corps incliné se raccordant audit récipient par son extrémité inférieure, 5 et un inducteur destiné à produire un champ électromagnétique à ondes progressives sous l'action duquel le métal fondu se déplace dans le corps de la rigole en écoulement ouvert contre la pesanteur . On connaît des rigoles de transport électromagnétiques de ce 10 genre, par exemple par les brevets allemands N° 1.286.701 et 1.291.061. On les utilise avantageusement, par exemple dans des fonderies automatisées où, par exemple, on doit verser périodiquement à intervalles de temps constants, une quantité de métal dosée aussi précisément que possible. Le chargement du métal dans le four 15 de fusion ou de conservation a lieu, par contre, à des intervalles de temps nettement plus étendus et généralement irréguliers, de sorte que le niveau du bain métallique dans le récipient de fusion ou de conservation subit, pendant le fonctionnement, des oscillations assez importantes. Pour maintenir constantes les quantités 20 de métal délivrées malgré le niveau variable du bain, on utilise, suivant le brevet allemand N° 1.286.701, un inducteur à champ progressif qui est divisé, sur sa longueur, par une prise, la première partie de 1'inducteur permettant d1 amener le métal fondu, pendant tout le temps de fonctionnement, à un même niveau déterminé 2 5 dans la rigole indépendamment du niveau du bain métallique, à par tir duquel pourra s'enlever, si l'on met encore en circuit la deuxième partie de 11 inducteur pendant une durée prédéterminée, une quantité de métal sensiblement constante dans chaque cas. . Dans une autre rigole de transport, connue par le brevet al-30 lemand N° 1.291.061, une électrode immergée est disposée dans la gouttière à un niveau déterminé, supérieur au niveau du bain. Une fois que l'on a branché l'inducteur, le métal fondu commence à quitter le bain pour monter dans la rigole de transport, atteint , l'électrode immergée, ce qui provoque la fermeture d'un circuit de 3 5 signalisation qui actionne un relais à action différée après la quelle 1'inducteur est déconnecté. On suppose, dans tous ces procédés, qu'au moins dans la partie supérieure de la rigole, l'épaisseur de la "couche de métal qui s'écoule dans la rigole et est produite par une intensité du champ 40 prédéterminée est indépendante de- la hauteur du niveau du bain, si 70 24367 2 2064115 bien que, si l'intensité du champ reste constante pendant des intervalles de temps égaux, des quantités égales de métal fondues seront transportées chaque fois. Or l'expérience a montré que, plus est grande la distance 5 séparant le point de la rigole de transport où s'étend la surface du bain métallique lorsque le niveau du bain est le plus élevé et le point haut de la rigole, mieux cette hypothèse est vérifiée. Ce phénomène s'explique par le fait que, par suite de l'action du champ mobile, il s'écoule du bain métallique, par la rigole, une 0 couche de métal fondu dont l'épaisseur est théoriquement déterminée par la profondeur de pénétration et l'intensité du champ-de l'inducteur, mais en réalité, du fait de la viscosité du métal fondu, il vient s'accumuler à sa surface supérieure une quantité additionnelle de métal provenant du bain métallique, de sorte 5 qu'il se forme, entre le bain et la rigole, une couche de métal dont l'épaisseur diminue en coin en direction de l'extrémité supérieure de la rigole et tend finalement asymptotiquement vers une valeur constante. Pour obtenir des précisions de dosage très élevées, il fal-0 lait, par suite, utiliser jusqu'à présent des rigoles de transport relativement longues, dans lesquelles on obtient déjà pratiquement, en leurs points les plus élevés, des épaisseurs de couches constantes indépendantes du niveau du bain, mais les grandes longueurs de gouttières présentent des inconvénients en ce qui concerne 1' 5 encombrement et. le coût. L'invention offre une rigole de transport susceptible de délivrer, même pour des longueurs de construction réduites, des doses de métal déterminées avec une précision élevée, indépendamment du niveau du bain dans le récipient associé de fusion ou de con-O servation. La rigole de transport suivant l'invention est caractérisée par la disposition d'une vanne de limitation supérieure de l'épaisseur de la couche d'écoulement du métal transporté à un endroit situé entre le niveau le plus élevé du bain de métal liquide 5 et le sommet de la rigole. Suivant un mode de réalisation avantageux, la vanne selon l'invention est disposée au voisinage des deux derniers pôles de l'inducteur dans le haut de la rigole. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, O la hauteur de la section de passage libre ménagée par la vanne est 70 24367 3 2064115 réglable et/ou la position de la vanne est variable dans le sens de la longueur de la rigole. Un dispositif de réchauffage du métal déplacé peut avantageusement être disposé de part et d'autre de la vanne pour empêcher 5 la formation d'une couche d'oxyde. L'invention vise enfin un procédé d'exploitation de la rigole de transport caractérisé par le fait que dans la zone d'écoulement du métal au-delà de la vanne, l'intensité du champ électromagnétique mobile est choisie de façon à éviter toute accumulation de mé-10 tal fondu en deçà de la vanne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de la description détaillée qui va suivre à titre d'exemple, en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe schématique en élévation d'une ins-15 tallation selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe suivant le plan I-I de la figure 1. Sur la figure 1 est représenté schématiquement, en coupe, un four de fusion ou de conservation à chaud avec une rigole de 20 transport qui s'y raccorde. L'enceinte du four 1 se raccorde à un corps de rigole 2 incliné par rapport à 1'horizontale, sous lequel se trouve un enroulement de stator 3 de moteur linéaire triphasé qui sert d'inducteur pour produire un champ progressif. Cet enroulement de stator 3 est alimenté, par ses connexions désignées par 25 la référence 4, à partir d'une source de courant triphasé, de préférence réglable, non représentée sur le dessin. Une certaine quantité de métal fondu 5 se trouve dans 1'enceinte 1 du four, la surface 6 du métal pénétrant dans la partie inférieure du corps de rigole 2. Un courant triphasé circulant 30 dans 1'enroulement 3 du stator produit un champ électromagnétique mobile progrèssant dans le sens de la flèche 7, qui provoque dans le corps 2 de la rigole de transport un écoulement ouvert 8 de métal fondu. > Dans le corps de rigole 2 se trouve, entre l'endroit le plus 35 éloigné où peut avancer la surface du bain métallique 6 et le sommet 9 de la rigole de transport, une vanne 10 dont on distingue mieux les détails sur la figure 2 qui représente une coupe de la rigole d'écoulement suivant la ligne I-I de la figure 1. La vanne 10 comporte un carter 11 en forme de caisson formant 40 une plaque bridée rectangulaire 12 permettant de le monter dans 70 24367 4 2064115 une ouverture du plafond de la rigole. La face interne du carter 11 est revêtue d'une matière réfractaire. La vanne comprend un coulisseau réfractaire 14, logé dans un passage 17 du carter 11 par l'intermédiaire d'une attache 15 et d'un boulon fileté 16, et 5 fixé au carter au moyen de la vis de réglage 18 et d'un contre-écrou 19. On peut, par un réglage correspondant du contre-écrou et de la vis de réglage, régler en hauteur la vanne 14 et, ainsi, faire varier dans de larges limites la hauteur h de l'ouverture de passage. 10 Pour éviter un coincement du coulisseau 14 contre les parois latérales obliques 20 du revêtement réfractaire 21 du corps 2 de la rigole, on ménage dans ce revêtement 21 des rainures 22 dans lesquelles le coulisseau 14 peut pénétrer librement par ses surfaces latérales. 15 La figure 2 montre, en outre, la disposition du stator du mo teur linéaire triphasé, avec son empilage de tôles 23 et les têtes de bobines 24. Pour éviter la formation d1une couche d'oxyde sur le métal qui s'écoule au voisinage de la vanne, on prévoit des deux côtés 20 du coulisseau 14, des enroulements chauffants 25 maintenus par le carter 11, pour chauffer l'écoulement métallique (figure 1). Pour régler la position de la vanne dans le sens de la longueur du corps 2 de la rigole plusieurs ouvertures 13 sont ménagées dans le plafond de la rigole dont l'une reçoit la vanne dans 25 chaque cas, tandis que les autres sont obturées par les éléments de fermeture-26. L'action de la vanne dans la rigole d'écoulement est la suivante : L'épaisseur de la couche de métal qui s'écoule dans la rigole 30 de transport dépend, en premier lieu,.de l'intensité et de la profondeur de pénétration du champ mobile triphasé agissant sur le métal fondu dans la rigole. Par suite de la viscosité du métal fondu, la couche de métal transportée par ce champ retire des quantités supplémentaires de métal du bain métallique, ce qui pro-35 voque la formation d'une couche métallique, qui se rétrécit en coin à partir du point où la surface 6 du bain métallique pénètre . le plus loin dans le corps 2 de la rigole. L'augmentation irrégulière de l'épaisseur de la couche due à ces quantités additionnelles de métal entraîné dépend, dans ce cas 40 du niveau respectif de la surface 6 du bain. Pour des rigoles 70 2436/ 5 2064115 d'écoulement relativement courtes, comme par exemple, pour celle de la figure 1, cette augmentation de l'épaisseur de la couche s'étend jusqu'au sommet 9 de la rigole de transport, de sorte que du fait de cette augmentation gênante d'épaisseur de la couche, 5 en fonction du niveau de la surface 6 du bain dans le four, des débits variables de métal sont transportés. L'action de la vanne consiste alors à séparer les quantités de métal entraînées par viscosité de la couche déplacée sous l'effet du champ contre l'action de la pesanteur. On choisit la position de la vanne le long 10 de la rigole et le domaine d'intensité du champ correspondant à une position déterminée de la vanne, de façon que toutes les quantités de métal acheminées au-delà de la vanne se trouvent évacuées , c'est-à-dire qu'aucune quantité de métal fondu ne retraverse la vanne. Pour y parvenir, il est avantageux de disposer la 15 vanne au voisinage des deux derniers pôles de l'enroulement du stator à l'extrémité supérieure de la rigole. La vanne peut également se trouver avantageusement au point de niveau le plus élevé de la rigole, auquel cas il est également assuré, indépendamment de l'intensité du champ magnétique, qu'il n'y aura pas de reflux 20 de métal à travers la vanne. On règle la hauteur de la vanne de façon qu'il n'y ait pas de reflux de métal derrière celle-ci, ce qui est caractérisé par l'absence de vagues ou rouleaux sur le courant de métal derrière la vanne. 70 24367 6 2064115 REVENDICATIONS 1) Rigole de transport électromagnétique pour 11 évacuation du métal fondu d'un récipient de fusion ou de conservation à chaud, comportant un corps incliné se raccordant audit récipient 5 par son extrémité inférieure, et un inducteur destiné à produire un champ électromagnétique mobile sous l'action duquel le métal fondu se déplace dans le corps de la rigole en écoulement ouvert contre la force de pesanteur, ladite rigole étant caractérisée par une vanne de limitation supérieure de l'épaisseur de la couche de D métal transporté entre le point le plus élevé atteint par la surface du bain métallique dans la rigole et le sommet de celle-ci. 2) Rigole de transport électromagnétique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la vanne se trouve au voisinage des deux derniers pôles de l'inducteur dans le haut de la 5 rigole. 3) Rigole de transport électromagnétique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la hauteur de passage libre ménagée par la vanne est réglable. 4) Rigole de transport électromagnétique suivant l'une quel- 0 conque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la vanne est réglable en position suivant la direction longitudinale de la rigole. 5) Rigole de transport électromagnétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par la disposition 5 de moyens de réchauffage de 1'écoulement métallique de part et d'autre de la vanne. 6) Procédé d'exploitation d'une rigole de transport conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que dans la zone d'écoulement du métal au-delà de la vanne, 0 l'intensité du champ électromagnétique mobile est choisie de façon à éviter toute accumulation de métal fondu derrière la vanne.