Brevet FR2152611A1 — publié le 19730427

La présente invention est relative à un outil d'échantillonnage, pour l'analyse de métal fondu, par exemple à partir d'un courant d'acier fondu versé d'une poche dans un moule de coulée ou d'une poche dans un tube de versement sur un lingot de coulée ou d'une poche dans un distributeur ou depuis un distributeur dans un moule de coulée dans la coulée continue. Dans le procédé conventionnel d'échantillonnage d'acier fondu pour analyse d'un lingot de coulée, l'acierfondu est reçu à partir d'un courant de versement dans un conteneur d'acier en forme de cuiller possédant à l'intérieur des particules d'aluminium métallique et coulé à l'intérieur d'un moule pour un échantillon de coulée préparé à l'avance et dont il est extrait après solidification pour refroidissement, qui est coupé et poli en section transversale pour fournir un échantillon d'analyse qui est soumis à l'analyse par un analyseur à rayons X fluorescents ou un analyseur spectroscopique luminescent, pour déterminer les valeurs des constituants de l'acier. L'échantillon utilisé pour un tel procédé d'analyse doit avoir une surface lisse et posséder un diamètre ou un côté d'environ 25 à 35 mm. Par conséquent, le temps nécessaire pour l'échantillonnage d'acier fondu pour la détermination des valeurs des constituants de l'acier est habituellement de 5 à 6 minutes, ce qui est trop long pour etre efficace. De même, la quantité d'acier fondu échantillonné est fluctuante de sorte que l'aluminium métallique ajouté pour calmer l'acier ne peut être déterminé à une valeur constante, ce qui est nécessaire pour obtenir un échantillon d'analyse convenable. L'outil d'échantillonnage d'acier fondu pour l'analyse selon la présente invention est conçu pour éliminer les inconvénients conventionnels tels qu'ils sont décrits ci-dessus, en maintenant la quantité prélevée d'acier fondu à une valeur constante Ot en obtenant rapidement un échantillon d'analyse approprié, tout en étant simple à manipuler et à faire fonctionner. C'est-à-dire que l'instrument selon la présente invention comprend un type mixte de moule de coulée constitué en métal formant une cavité en forme de plateau et un passage de circulation pour le métal fondu communiquant avec ladite cavité en forme de plateau, un tube de verre résistant à la chaleur dont une extrémité est courbée, l'autre extrémité étant insérée à l'intérieur dudit passage de circulation dans ledit moule de coulée pour fournir un revetement pour celui-ci, un élément réfractaire facilement brisable réunissant la partie formant passage de circulation dudit type mixte de moule de coulée, et ledit tube de verre résistant à la chaleur, un cylindre de papier dans lequel est disposé de façon coulissable le moule de coulée assujetti audit tube de verre résistant à la chaleur au moyen d'un élément annulaire élastique, et un tube de montage constitué en aluminium métallique possédant un tuyau ou une tige métallique relié à lui pour l'actionnement, lequel est inséré dans ledit cylindre de papier sur le côté de la cavité en forme de plateau du moule de coulée, ledit tube de montage faisant glisser ledit moule de coulée à l'intérieur du cylindre de papier pour faire dépasser la partie courbée du tube de verre résistant à la chaleur hors d'une extrémité dudit cylindre de papier, l'autre extrémité du cylindre de papier étant ajustée au tube de montage, prélevant ainsi un échantillon pour l'analyse du métal fondu depuis son courant de versement. Dans l'instrument d'échantillonnage ci-dessus pour l'analyse de métal fondu selon la présente invention, la bande en forme de ruban peut avoir une composition similaire à celle du métal fondu à échantillonner et une extrémité de cette bande est insérée dans le moule de coulée de type mixte à proximité de la cavité en forme de plateau comme souhaité. L'instrument selon la présente invention est caractérisé par le fait qu'il est léger et de construction simple facilitant amplement sa manipulation en considération du fait de son utilisation à proximité de corps à hautes températures tels que du métal fondu, une quantité constante d'aluminium fondu étant introduite dans le tube de verre résistant à la chaleur, et une quantité constante de métal fondu coulant dans le moule de coulée,ce qui permet d'obtenir un échantillon d'analyse approprié soumis à un calmage uniforme à l'aluminium. I1 permet également d'obtenir une forme de moule de coulée telle qu'on élimine ltopération conventionnelle nécessaire de taillage de l'échantillon obtenu dans une forme convenable pour l'analyse.Quand une pièce mince de métal en forme de ruban indicatrice d'une certaine valeur de température du métal fondu ou un certain numéro d'échantillon, est posée, la classification ou la manipulation et la conservation de l'échantillon sont grandement facilitées grâce à la pièce mince attachée à une extrémité de l'échantillon. La surface plate de l'échantillon obtenu est si lisse qu'aucun si ce n'est un léger polissage n'est nécessaire pour effectuer l'analyse ce qui permet un travail d'analyse rapide, et, particulièrement, grace au fait que la partie courbée du tube de verre résistant à la chaleur, susceptible de se briser pendant le transport et la manipulation de l'instrument, est protégée à l'intérieur d'un cylindre de papier jusqu'à ce que l'échantillon d'acier fondu soit obtenu, on peut en empecher la rupture.L'instrument peut Entre obtenu à faible cout du fait de sa construction simplifiée, et en particulier du fait que le temps nécessaire entre l'échantillonnage et la détermination des constituants du métal fondu est d'environ la moitié de celui habituellement nécessaire (c'està-dire pas plus de 3 minutes, dans le cas où 6 minutes étaient précédemment nécessaires), l'analyse peut être obtenue efficacement et économiquement. Comme décrit ci-dessus, l'instrument d'échantillonnage pour l'analyse de métal fondu selon la présente invention est caractérisée par sa structureet possède beaucoup d'avantages. Le moule de coulée utilisé dans l'instrument selon la présente invention est réalisé sous la forme d'un moule fendu pour faciliter l'extraction de l'échantillon obtenu à l'intérieur. Le moule de coulée peut être fait en fonte de fer ou en plaque d'acier, de préférence, réalisé en compactant et en frittant des poudres de fer électrolytiques ou des poudres de fer réduit, à une densité moyenne de 4,9 à 7,0. Pour ce qui concerne le tube de verre résistant à la chaleur, on peut utiliser un tube de quartz ou un tube en verre au borosilicate, chacun d'eux possédant un bas coefficient de dilatation et résistant au changement de la température. Bien que le type mixte de moule de coulée de la présente invention fournisse normalement un échantillon d'analyse possédant une surface lisse permettant l'analyse immédiate, une plaque de verre résistant à la chaleur peut être prévue ou un re vertement de peinture résistant à la chaleur peut etre appliqué à la surface plate dans le moule de coulée si on le désire. La pièce mince métallique en forme de ruban, qui porte l'indication de la température du métal fondu ou le nO de l'é chantillon est posée en vue & faciliter la classification ou l'identification de l'échantillon et donc une pièce mince de métal, en forme de ruban possedart une extrémité ln peu repliée est placée à une extrémité d moule de coulée pour permettre à l'extrémité de la pièce mince de métal en forme de ruban d'être fixée à l'échantillon d'analyse extrait du métal fondu et éviter que la pièce attachée soit retirée pendant la manipulation de l'échantillon. La pièce mince métallique en forme de ruban doit de préférence être faite en un matériau possédant la même composition ou une composition semblable à celle du métal fondu à échantillonner. Du fait que la pièce mince métallique en forme de ruban est utilisée pour indiquer le degré de chaleur de l'échantillon obtenu ou le numéro de l'échantillon et faciliter son identification, comme exposé ci-dessus, la pièce doit avoir une largeur d'au moins 5 mm, une longueur d'au moins 50 mm, et une épaisseur réduite. L'élément réfractaire,utilisé pour assujettir le tube de verre résistant à la chaleur et le moule de coulée de type mixte, est de préférence réalisé à partir d'un ciment réfractaire, par exemple du ciment d'alumine. Le cylindre de papier est utilisé pour empecher le moule de coulée et le tube de verre résistant à la chaleur de se trouver en contact avec de la chaleur rayonnée et des projections de métal fondu lors de l'échantillonnage, pour empecher la rupture du tube de verre résistant à la chaleur avant l'emploi de l'outil et pour le montage du tube de montage attaché au tuyau ou à la tige métallique pour l'opération d'échantillonnage, et, par conséquent, un cylindre de papier épais n'est pas nécessaire, car il ne se trouve à aucun moment immergé dans le métal fondu. En conséquence, un cylindre de papier constitué de papier dur possédant une épaisseur d'environ 0,5 à 1,0 mm est préférable du fait de sa légèreté et de sa facilité de manipulation. Afin que le moule de coulée muni d'un tube de verre résistant à la chaleur, fixé à celui-ci par un élément réfractaire soit positionné à l'intérieur du cylindre de papier et coulissé, de même qu'il est empêché de tomber hors du cylindre de papier, un élément annulaire élastique, par exemple un élément en forme de bague découpé dans une plaque gaufrée est disposé autour de l'élément réfractaire. Le tube de montage qui est inséré dans la partie arrière du moule de coulée muni d'un tube de verre résistant à la chaleur, assujetti à celui-ci, et disposé à l'intérieur du cylindre de papier, monté de façon à faire dépasser la partie courbée du tube de verre résistant à la chaleur d'une extrémité du cylindre de papier, est attaché à l'extrémité avant du tuyau ou analogue pour actionner l'outil et pouvant être utilisé de façon répétée, doit être résistant au feu du fait qu'il peut se trouver en contact avec du métal fondu, et de ce fait il est préférable qu'il soit constitué en un matériau solide tel que du métal et peut être en fer. Cependant, l'aluminium métallique d'un poids léger pouvant être facilement manipulé, remplit les conditions mentionnées ci-dessus et est préféré dans cette invention. L'outil d'échantillonnage pour l'analyse de métal fondu de la présente invention va maintenant être décrit en se référant au dessin dans lequel La figure 1 est une vue en coupe transversale longitudinale d'un mode de construction de l'outil selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale longitudinale représentant la géométrie de l'outil représenté dans la figure 1 au moment de l'échantillonnage pour l'analyse du métal fondu; la figure 3 est une vue en coupe transversale selon A-A de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe transversale prise selon B-B de la figure 2; la figure 5 est une vue en perspective représentant un côté du moule de coulée; la figure 6 est unevue en perspective représentant un tube de montage. Dans les figures 1, 2, 3, 4, 5 et 6, 1 représente une cavité en forme de plateau de moule de coulée, 2 est une cavité de passage de circulation, 3 est un moule de coulée, 4 est un tube de verre résistant à la chaleur, 5 est la partie courbée du tube de verre résistant à la chaleur, 6 est de l'aluminium métallique, 7 est une entrée du tube de verre résistant à la chaleur, 8 est une pièce métallique mince, 9 est une extrémité recourbée de la pièce métallique mince, 10 est une partie formant la cavité de passage de circulation du moule de coulée, 11 est un élément réfractaire, 12 est un élément annulaire élastique, 13 est un cylindre de papier 14 est un tuyau pour actionner l'outil, et 15 est un tube de montage relié au tuyau d'actionnement pour le montage de l'outil dans le cylindre de papier.Le tube de montage est muni d'une surface limée 16 et d'une partie d'insertion 17 pour le moule. Les chiffres sont communs à ceux de la figure 1. Dans la figure 1, le moule de coulée 3 de type mixte est fait de métal formant une cavité 1 en forme de plateau et une cavité 2 de passage de circulation du métal fondu communiquant avec la cavité 1, et un tube de verre résistant à la chaleur 4, dont une des extrémités est courbée en 5 et l'autre insérée dans la cavité 2 de passage de circulation dudit moule de coulée 3 constituant pour celui-ci un revêtement. Le tube de verre résistant à la chaleur 4 contient des fils, des feuilles ou de petites pièces 6 d'aluminium métallique, pour ainsi convenablement calmer, à l'aide d'aluminium, le métal fondu introduit par une entrée 7. Une extrémité 9 d'une pièce mince de métal en forme de ruban 8 possédant une composition semblable à celle du métal fondu à échantillonner est insérée dans la cavité 1 en forme de plateau dudit moule de coulée de type mixte 3 à une de ses extrémités. Une partie 10 formant le passage de circulation du moule de coulée de type mixte 3 et le tube de verre résistant à la chaleur 4 sont assujettis l'un à l'autre à l'aide d'un élément 11 refrac- taire facilement brisable, et le moule de coulée 3 ainsi attaché au tube de verre résistant à la chaleur 4 est monté dans un cylindre de papier 13 au moyen d'un élément annulaire élastique 12. Dans la figure 2, un tube de montage 15 fait d'aluminium métallique relié à un tube 14 pour l'actionnement est inséré à l'intérieur du cylindre de papier 13 sur le côté de la cavité 1 en forme de plateau de moule de coulée 3 afin de faire glisser le moule 3 de coulée, pour faire dépasser la partie courbée 5 du tube de verre résistant à la chaleur 4 d'une extrémité du cylindre de papier 13, l'autre extrémité du cylindre de papier 13 étant en contact avec le tube de montage 15 ayant sa surface extérieure chanfreinée et striée comme par limage. Du fait que l'outil d'échantillonnage pour l'analyse de métal fondu de la présente invention prend la forme au moment de l'échantillonnage telle que représentée dans la figure 2, par exemple,lorsque l'acier fondu est versé depuis une cuiller dans un moule de coulée,l'acier fondu peut s'écouler depuis le courant à travers l'entrée de métal fondu 7, au bout ae la partie courbée du tube de verre, résistant à la chaleur, de l'outil. Du fait que la capacité de la cavité du moule de coulée 3 est d'environ 30 à 50 g, un échantillon d'analyse peut être pris en 5 à 6 secondes. Une quantité convenable d'aluminium métallique disposée à l'intérieur du tube de verre résistant à la chaleur 4 est habituellement d'environ 0,2 % d'acier fondu. On peut immédiatement après l'échantillonnage facilement démonter l'outil par exemple en frappant au marteau l'extérieur du cylindre de papier pour retirer l'échantillon solidifié. Comme décrit ci-dessus, l'outil de la présente invention est léger et permet de réaliser facilement l'opération d'échantillonnage pour l'analyse, particulièrement du fait que la partie courbée du tube de verse résistant à la chaleur susceptible de se briser est protégée à l'intérieur du cylindre de papier avant utilisation, l'outil est totalement protégé contre les dommages éventuels avant l'utilisation. De même, lorsque l'outil est construit de façon qu'une pièce mince métallique, indiquant le degré de chaleur ou le numéro de l'échantillon, soit attachée à l'échantillon prélevé, la classification ou l'identification de l'échantillon obtenu peut être avantageusement facilitée. REVENDICATIONS 1. Outil d'échantillonnage pour l'analyse de métal fondu à partir de son courant de versement, caractérisé par le fait qu il comprend un moule de coulée de type mixte fait en métal, présentant une cavité en forme de plateau et une cavité de passage de circulation du métal fondu, communiquant avec ladite cavité en forme de plateau, un tube de verre résistant à la chaleur dont une extrémité est courbée, son autre extrémité étant insérée dans la cavité de passage de circulation du moule de coulée, pour ainsi constituer dans celui-ci un revêtement, un élément réfractaire facilement brisable assujettissant le passage de circulation formant une partie dudit moule de coulée de type mixte audit tube de verre résistant à la chaleur, un élément annulaire élastique montant de façon coulissante ledit moule de coulée muni dudit tube de verre résistant à la chaleur dans un cylindre de papier, et un tube de montage fait d'aluminium métallique relié à un tuyau ou une tige métallique pour l'actionnement, qui est inséré à l'intérieur dudit cylindre de papier sur le côté de la cavité en forme de plateau du moule de coulée, ledit moule de coulée étant ainsi coulissé pour dépasser de la partie courbée dudit tube de verre résistant à la chaleur depuis une extrémité du cylindre de papier, l'autre extrémité du cylindre de papier étant en contact avec ledit tube de montage. 2. Outil d'échantillonnage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bande en forme de ruban, dont une extrémité est insérée dans le moule de coulée de type mixte près de la cavité en forme de ruban peut avoir une composition similaire à celle du métal fondu à échantillonner.