Brevet FR2220776A1 — publié le 19741004

On sait que les tôles d'acier sont habituellement produites à partir de lingots d'acier non calmé ou d'acier spécial calmé (SC), c'est-à-dire désoxydévà l'aluminium. L'acier non calmé est-utilisé dans des applications où l'état de surface est la condition la plus importante, alors qu'une ductilité faible ou même nulle est suffisante, e t, par ailleurs, l'acier SC est utilisé lorsque la possibilité d'emboutissage profond est essentielle. On a mis au point, plus récemment, un acier dit "stabilisé-non calmé" qui associe les caractéristiques requises de ces deux aciers. C'est-àdire qu'un lingot d'acier stabilisé-calmé possède une excellente qualité de surface, très nette et qui est voisine de celle de l'acier non calmé classique, et un noyau non poreux assurant d'excellentes caractéristiques d'emboutissage profond, qui sont voisines de celles de l'acier SC. Les aciers stabilisés-non calmés sont habituellement produits par coulée d'un acier non calmé (ctest-à-dire non désoxydé) dans une lingotière, et en laissant le lingot se stabiliser pendant un temps déterminé de manière à constituer une bonne qualité de surface stabilisée. Après cette stabilisation, de l'aluminium en tablettes, fil ou autres états solides, est ajouté à l'acier non solidifié, au centre de la lingotière, afin d'arrenter cette stabilisation et de produire un acier SC non poreux dans la carapace stabilisée. Dans les demandes de brevets français n0! 71 22837 et 71 46089 de la demanderesse, est décrit un procédé de réalisation d'acier stabilisé-non calmé de qualité supérieure. Ce procédé comprend la coulée d'un acier non calmé dans une lingotière, en ne la remplissant qu'incomplètement et en permettant à cet acier de se stabiliser pendant un temps déterminé. Ensuite, on reprend la coulée pour remplir la lingotière. Pendant cette seconde période, une quantité déterminée d'aluminium fondu est injectée dans le lingot pour désoxyder le métal en fusion. On a éprouvé, avec ce procédé breveté, des difficultés considérables pour introduire une dose déterminée d'aluminium en fusion dans la lingotière pendant la courte période de temps dont on dispose. Par exemple, dans les essais initiaux, on a utilisé un réservoir d'aluminium en fusion avec une pompe à rotor, disponible sur le marché, qui est entrainée par un moteur pneumatique pour refouler l'aluminium du réservoir dans la lingotière. Bien que ces pompes puissent convenir à des services plus ou moins continus ou prolongés, leur emploi s'est révélé décevant pour refouler une dose déterminée d'aluminium fondu. Du fait des nécessités d'amorçage et des forces centrifuges variables agissant sur les rotors après l'interruption de dosage, il s'est révélé pratiquement impossible de régler la pompe pour assurer le débit d'une dose déterminée d'aluminium et de la commencer à un instant voulu. D'autres genres de pompes se sont révélés également peu satisfaisants. Par exemple, le dispositifmécanique à plongeur utilisé dans le moulage sous pression n'a pas donné satisfaction, du fait de la quantité excessive de scories et de i lenteur d'alimentation. Les pompes centrifuges n'ont pas permis d'alimenter des doses précises d'aluminium. L'invention a donc pour objet une pompe d'emploi général permettant de refouler rapidement et avec précision une dose donnée de liquide, cette pompe étant particulièrement applicable à la production d'acier stabilisé-non calmé. La pompe selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un récipient fermé ayant un volume suffisant pour contenir le liquide à refouler, un dispositif de conduit d'alimentation partant d'une partie inférieure de ce récipient, un organe d'admission d'un volume déterminé de liquide dans ce récipient, des éléments de fermeture de l'admission et des éléments d'introduction d'un gaz comprimé dans le récipient afin de refouler le contenu liquide à partir du récipient et à travers ledit conduit d'alimentation. L'invention a également pour objet un procédé de refoulement rapide et précis d'un volume déterminé de liquide, caractérisé par l'emploi d'un récipient fermé ayant un volume suffisant pour contenir le liquide à refouler et ayant un conduit d'alimentation s'étendaùt depuis sa partie inférieure, ce récipient étant immergé dans un bain du liquide à refouler, ce liquide étant admis dans le récipient afin d'etre refoulé, et un gaz comprimé étaat envoyé dans le récipient pour refouler le liquide hors du récipient par ledit conduit d'alimentation. Les objets et ava nt ages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'exemples préférés de réalisation, et du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif de refoulement de liquide réalisé selon une première mise en oeuvre de l'invention, et dans lequel une jauge électrique est utilisée pour doser une quantité déterminée de liquide à refouler - la figure 2 est une coupe analogue d'une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la profondeur d'immersion de la pompe détermine la dose de liquide à refouler ; et - la figure 3 est une vue schématique en élévation latérale montrant le dispositif de la figure 2 avec-l'équipement associé, destiné à l'application du procédé dans la production d'acier stabilisé-non calmé. Dans sa forme essentielle, la pompe de liquide de l'invention comprend essentiellement un récipient pouvant entre refermé et destiné à contenir le liquide à refouler, un conduit d'alimentation pour envoyer le liquide à partir du récipient vers le point alimenté, et une admission de gaz comprimé dans le récipient pour refouler le liquide par le conduit d'alimentation. Dans cette réalisation de la figure 1, un récipient cylindrique 10 comporte une paroi verticale cylindrique 12, à extrémités circulaires 14 et 16 qui lui sont fixées pour refermer le récipient La partie 14 d'extrémité inférieure du récipient comporte une petite ouverture 18 d'admission qui peut hêtre refermée par un obturateur 20 agencé dans le récipient 10.Cet obturateur 20 est fixé à l'extrémité inférieure de la tige 22 qui s'étend verticalement à travers une ouverture 24 de l'extrémité supérieure 16 du récipient 10. L'extrémité supérieure de cette tige.22 est fixée à un dispositif moteur 26, tel qu'un vérin à air comprimé, ou un solénoïde, qui peut Etre actionné pour élever ou abaisser la tige 22 avec l'obturateur20, afin d'ouvrir et de refermer sélectivement l'ouverture 18 du récipient 10. Un conduit de refoulement, tel qu'un tube 30, est fixé dans le récipient 10 de manière que son extrémité inférieure soit à proximité immédiate du fond du récipient. Ce conduit 30 s'étend verticalement vers le haut, depuis le point à proximité du fond du récipient pour traverser la paroi supérieure 16. A sa partie supérieure, ce conduit 30 s'abaisse en s'écartant de la pompe, selon les besoins d'alimentation afin de constituer un échappement 32. Un élément d'introduction de gaz sous pression, tel qu'un conduit 40, débouche dans le récipient, de préférence à travers ou à proximité de la partie supérieure 16. Ce conduit 40 est muni d'un robinet 42 à trois voies, qui peut etre actionné, soit pour mettre le récipient 10 à l'atmosphère par un conduit 44 pendant l'admission du liquide par l'ouverture 18 du récipient, soit pour relier ce récipient à une alimentation d'air comprimé ou autre gaz par le conduit 46. Une jauge allongée électrique 50, par exemple une tige isolée électriquement, en graphite, est de plus disposée verticalement dans le récipient, et peut coulisser dans un manchon 52 afin d'entre soulevée ou abaissée à volonté. Un conducteur électrique 54 relie le sommet de la jauge 50 à un circuit (non représenté) afin d'actionner le dispositif d'abaissement et de soulèvement de l'obturateur 20, ou encore, un dispositif avertisseur (non représenté) qui permet d'attirer l'attention de l'opérateur pour qu'il actionne à la main le dispositif 26.Le manchon 52, aussi bien qu'un manchon 56 entourant la tige 22, doivent assurer une étanchéité suffisante de l'intervalle entre la partie d'extrémité 16 du récipient 10 et les jauge.50 et tige 22 afin d'empocher les fuites de gazou air, tout en permettant à ces tige et jauge de coulisser; on peut à cette fin utiliser des joints réfractaires constitués en anneaux toriques. Pour faire fonctionner la pompe, on doit en tout premier lieu connaitre les dimensions intérieures du récipient 10 lorsqu'une dose précise de liquide doit etre refoulée. Ce faisant, la jauge 50 est réglée verticalement pour que son extrémité inférieure ne touche que légèrement e la surface libre du liquide à refouler, contenu dans le récipient 10, diminué évidemment de la partie du volume qui ne peut etre refoulée, étant située au-dessous de l'entrée du conduit 30.Ensuite, la partie inférieure du récipient 10 est immergée dans un bain de liquide à refouler, selon une profondeur telle que la surface libre du bain liquide soit à un niveau supérieur à l'extrémité inférieure de la jauge 50, sans, cependant, permettre l'immersion de tout le récipient La tige d'obturateur est amenée par le dispositif moteur 26 en position soulevée pour dégager l'admission 18 afin que le liquide pénètre dans le récipient. A cette fin, le robinet 42 doit entre placé en position de mise à l'atmosphère du récipient 10, afin que le gaz contenu n'empêche l'écoulement d'admission du liquide. Lorsque le niveau de la surface libre dans le récipient 10 entre en contact avec l'extrémité inférieure de la jauge 50, celle-ci active, soit directement le dispositif 26 de fermeture par un circuit (non représenté), soit en avertissant l'opérateur. Lorsque l'admission 18 est fermée par l'obturateur 20 et que le récipient 10 contient la quantité déterminée de liquide 6Q, le refoulement peut étre effectué. Pour cette opération, le robinet 42 est amené en position d'interruption de la ventilation à l'aide du conduit 44, en meme temps que l'air ou gaz sous pression est admis dans le récipient par le conduit 46. Le gaz sous pression amené dans le récipient refoule alors le liquide 60 à travers le conduit 30 pour déboucher à l'échappement 32. La réalisation de la figure 2 repose sur les memes principes que celle que l'on vient de décrire, à l'exception de modifications convenant mieux à une application plus particulière, c'est-à-dire le refoulement d'une quantité donnée d'aluminium en fusion, à des intervalles répétés. Cette réalisation peut convenir également à d'autres applications dans lesquelles la dose de liquide à refouler doit être invariable, ou dans lesquelles des métaux à faible point de fusion doivent entre refoulés. La pompe de cette réalisation de la figure 2 comporte un récipient 1IO de coulée qui est agencé de manière à pouvoir être complètement immergé dans le liquide à refouler, les ouvertures recevant des éléments coulissants, tels que la jauge 50 ou la tige 22 utilisées dans le cas de la figure 1, étant supprimées. Les dimensions du récipient 110 assure un volume intérieur égal au voluue minimal de liquide à refouler. Un conduit 130 d'alimentation est placé selon l'axe vertical du récipient, son extrémité inférieure étant à proximité du fond de ce récipient. Un élément d'introduction du gaz sous pression dans le récipient 110 et de mise à l'atmosphère, tel qu'un conduit 140, un robinet 142 à trois voies, etc., sensiblement identique à ceux décrits plus haut, est également utilisé.Dans cette variante de réalisation, une admission 118 de liquide traverse la surface supérieure du récipient 110, au lieu de la surface inférieure du cas précédent, ce qui permet le placement de l'obturateur 120 et de sa tige 122 à l'extérieur du récipient, éliminant ainsi l'ouverture de passage de la tige d'obturateur. De même, on n'utilise pas de jauge 50. A l'utilisation, le récipient 110 est immergé à une profondeur suffisante dans le liquide à refouler. Comme dans le cas précédent, le robinet 142 est placé defmanière à relier le récipient 110 à l'atmosphère, et un dispositif 126 est actionné pour ouvrir l'admission 118, afin de permettre au liquide de remplir le récipient. Puis, cette admission 118 est refermée et le liquide 160 du récipient peut être refoulé à travers le conduit 130 de sortie, par pivotement du robinet 142 de manière à refermer l'ouverture 144 de mise à l'atmosphère, et admettre le gaz sous pression par le conduit 146. Cependant, cette variante ne présente pas que des avantages par rapport à la première réalisation, ne permettant pas en particulier de refouler des doses de liquide dans de grandes limites, bien que, cependant, de faibles variations puissent être obtenues par réglage convenable de l'immersion dans le liquide. C'est-à-dire qu'une immersion plus profonde amènera le niveau de liquide à s'élever davantage dans les conduits 130 et 140 pour débiter une quantité légèrement supérieure de liquide. Pour remédier à cet inconvénient, la partie inférieure du récipient 110 est amovible, afin de pouvoir disposer de récipients de capacité variable. La figure 3 représente,assez schématiquement, la pompe en association avec un équipement utilisé dans la production de lingots d'acier stabilisé-non calmé. Ce dispositif comporte de manière caractéristique un portique ou poutre 201 surplombant l'aire de coulée, parallèlement à un bord de celle-ci. Un bac relativement grand 203 chauffé au gaz et isolé dans une enveloppe 205, est suspendu par l'intermédiaire de galets sur la poutre 201. Une pompe 207 du genre de celle de la figure 2 peut être immergée dans le récipient 203 à travers une ouverture 209. Cette pompe 207 est munie d'une grande bride 211 qui repose sur la surface supérieure de l'enveloppe 205 -afin de maintenir la pompe verticalement. Le conduit 213 de refoulement est prolongé par un conduit 215 à joint pivotant 217. A l'utilisation, le bac 203 est rempli d'aluminium en fusion. La pompe 207 est réchauffée préalablement, en la plaçant dans une position déterminée au-dessus du bain de métal, puis est immergée, le conduit 213 est fixé au joint pivotant 217, et le conduit d'admission est relié à un réservoir 219 de gaz comprimé. L'entière structure peut être alors facilement déplacée par roulement, au-dessus de l'aiu de coulée, pour refouler de l'aluminium dans des lingotières selon les besoins, afin de produire des lingots d'acier stabilisé-non calmé, ou encore des lingots d'acier à l'aluminium. I1 est évident que des modifications et variantes peuvent être apportées aux dispositifs décrits, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pompe destiné à refouler rapidement et avec précision un volume déterminé de liquide et caractérisé en ce qu'il comporte un récipient fermé ayant un volume suffisant pour. contenir le liquide à refouler, un dispositif de conduit d'alimentation partant d'une partie inférieure de ce récipient, un organe d'admission d'un volume déterminé de liquide dans ce récipient, des éléments de fermeture de l'admission et des éléments d'introduction d'un gaz comprimé dans le récipient afin de refouler le contenu liquide à partir du récipient et à travers ledit conduit d'alimentation. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de conduit comprend un tube à extrémité d'admission inférieure ouverte dans la partie inférieure du récipient et une extrémité d'échappement à un niveau suffisamment plus élevé que l'extrémité d'admission-afin d'éviter que le liquide s'écoule du récipient. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit organe d'admission comprend un passage traversant une paroi du récipient et lesdits éléments de fermeture de celui-ci comprennent un obturateur pouvant être inséré dans ce passage. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'obturateur est monté à l'extérieur du récipient. 5. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'obturateur est monté de manière à coulisser à l'intérieur du récipient. 6. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel un dispositif permet de mettre l'intérieur du récipient à l'atmosphère. 7. Dispositif selon la revendication 6 dans lequel les éléments d'introduction de gaz comprimé et le dispositif de mise à l'atmosphère comprennent une admission au récipient ayant un robinet à trois voies dont une position de l'obturateur assure la mise à l'atmosphère et une seconde position d'introduction dudit gaz. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le volume du récipient est égal à celui du liquide à refouler. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel unélément réglable de jauge est agencé dans le récipient de manière à engendrer un signal indiquant qu'un volume déterminé de liquide a été introduit. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel ledit signal est injecté dans un circuit afin d'actionner automatiquement lesdits éléments de fermeture. 11. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel ledit élément réglable de jauge comporte un conducteur électrique allongé pouvant coulisser dans le récipient, de manière que son extrémité inférieure puisse être réglée verticalement afin de déterminer le volume de liquide devant être admis dans le récipient avant que ledit signal soit émis. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un réservoir sert à contenir du liquide à pomper, lequel est un métal en fusion, des moyens réchauffent ce réservoir pour maintenir cet état de fusion et des moyens permettent de le déplacer, ledit récipient pouvant être inséré dans le bain de fusion. 13. Procédé de refoulement rapide et précis d'un volume déterminé de liquide, caractérisé par l'emploi d'un récipient fermé ayant un volume suffisant pour contenir le liquide à refouler et ayant un conduit d'alimentation s'étendant depuis sa partie inférieure, ce récipient étant immergé dans un bain du liquide à refouler, ce liquide étant admis dans le récipient afin d'entre refoulé, et un gaz comprimé étant envoyé dans le récipient pour refouler le liquide hors du récipient par ledit conduit d'alimentation.