Brevet FR2247721A1 — publié le 19750509

L'invention concerne un dispositif pour la confection d'une éprouvette prélevée par puisage dans un bain de métal en fusion, qui soit le plus possible exempte d'oxydation secondaire, constitué par un moule en deux parties avec ouverture de remplissage en forme d'entonnoir, qui peut se remplir avec une poche à main. Pour pouvoir se prononcer sur l'étant et la composition d'un bain de métal fondu et pouvoir éventuellement corriger cette composition d'après des valeurs de consigne fixées à l'avance, on prélève dans le bain de fusion des éprouvettes qu'on soumet, après solidification, à des analyses chimiques et spectrographiques. Pour une analyse impeccable, il est indispensable que l'éprouvette solidifiée présente des dimensions convenables pour l'examen, qu'elle soit homogène et le plus possible exempte d'impuretés introduites par le prélèvement0 En particulier, la teneur en oxygène du bain de fusion doit se retrouver identique, c'est-à-dire le plus possible sans modification,dans l'éprouvette.Si, pendant le prélèvement de l'éprouvette, il se produisait une trop forte incorporation d'air au métal en fusion, il en résulterait une oxydation secondaire, donc une teneur en oxygène plus élevée. Celle-ci peut, à son tour, abaisser les teneurs d'éléments ayant une forte affinité pour l'oxygène comme le silicium, le manganèse, l'aluminium, et fausser, de ce fait, les teneurs de ces éléments par rapport à la coulée. Pour la confection d'une éprouvette prélevée par puisage dans un bain de métal en fusion, on introduit dans le four de fusion, par une ouverture adéquate comme, par exemple, une porte du four, une louche ou poche à la main quton "passe au laitier", cest-à-dire qu'en la faisant aller et venir dans la couche de laitier qui surnage à la surface du bain, on l'enduit d'une couche mince de laitier qui se solidifie tout de suite et qui la protege contre l'attaque du bain de fusion. On plonge alors la poche à main, ainsi enduite de laitier, dans le milieu du bain de fusion avec le creux tourné vers le bas, là on la retourne, le creux vers le haut, et on la retire remplie, après quoi on verse le contenu, en retenant le laitier qui surnage à la surface, dans un moule dit à éprouvette. On connatt déjà un moule métallique à éprouvette qui présente une cavité conique se rétrécissant vers le bas, dans la quelle on verse le contenu de la poche de prélèvement. Le corps d'éprouvette solidifié présente alors la forme d'un cane arrondi à son sommet, dans lequel on découpe, dans sa partie médiane, un disque qui est l'éprouvette proprement dite, autrement dit, cela exige une opération relativement coûteuse. Ensuite, il faut planer l'éprouvette en forme de disque. De plus, lorsqu'on verse le métal en fusion dans le moule, il y a entrainement d'oxygène qui influence défavorablement l'analyse. La solidification de l'éprouvette dure relativement longtemps, et il n'est pas facile d'être martre du refroidissement. La "Commission internationale pour l'étude et la rationalisation du dosage des gaz dans l'acier et la fonte" a proposé et fait connattre, pour la confection d'éprouvettes prélevées par puisage dans le bain de métal en fusion, un moule qui se compose de deux pièces en cuivre de même configuration et disposées symétriquement, qui sont assemblées par des chevilles. Au voisinage du plan de joint, un canal cylindrique relativement long y est usiné, dont ltextrémité inférieure se termine par un trou d'évent, tandis que son extrémité supérieure présente un élargissement en forme d'entonnoir qui facilite le processus de remplissage. Avec ce moule, il arrive que le métal en fusion se solidifie déjà lors de la coulée dans la partie supérieure du canal, ce qui rend l'éprouvette qu'on voulait préparer inutilisable.La solidification du contenu d'un canal parfaitement rempli ne dure pas longtemps, mais le refroidissement est difficile à contrôler. L'ouverture du moule, pour en sortir l'éprouvette, est compliquée et fait perdre du temps. Dans la partie en forme de barre du corps d'éprouvette, on découpe alors une pièce en forme de disque ou de cylindre, qui est l'éprouvette proprement dite et qu'il faut aussi encore planer sur ses faces de découpage. Le problème à la base de l'invention est, en conséquence, de réaliser un dispositif simple pour la confection d'une éprouvette prélevée par puisage dans un bain de métal en fusion, qui soit le plus possible exempte d'impuretés introduites par le processus de prélèvement, qui présente, après refroidissement, une surface unie et le moins calaminée possible, et qui soit utilisable pour une analyse sans usinage comateux, en particulier sans planage. Pour résoudre ce problème, il est proposé, suivant lin- vention, que le moule soit constitué par un corps de moule en tôle, maintenu assemblé par au moins un manchon, à l'orifice de remplissage duquel se raccorde l'entonnoir de remplissage. L'éprouvette qu'on peut obtenir avec ce dispositif, et qu'il est facile de séparer du jet d'attaque en forme d'entonnoir par un moyen simple, comme par exemple en le cassant par un choc, présente déjà sans usinage les dimensions et l'état de surface nécessaires pour l'analyse ; elle est identique au metal de la coulée et se solidifie rapidement, si bien que le démoulage de cette éprouvette peut se faire rapidement. On utilise pour chaque éprouvette un moule neuf et, de ce fait, exempt de résidus.- Cette utilisation pour une seule fois élimine une possibilité d'erreur qui existe avec les dispositifs de prise d'éprouvettes classiques, à savoir le risque que le résultat de l'analyse ne sé trouve faussé par des résidus, métalliques ou constitués d'oxydes, des éprouvettes prélevées précédemment. On comprendra mieux l'invention à partir de la description détaillée ci-après de deux modes de réalisation possibles de son objet, qui en fera ressortir encore d'autres buts, caractéristiques et avantages, en se référant à la planche de dessins annexée, donnée ici uniquement à titre d'exemple explicatif et sans aucun caractère limitatif, sur laquelle la figure 1 est une vue en élévation dtun dispositif suivant l'invention, dans lequel l'entonnoir de remplissage se raccorde directement au corps du moule en tôle et la figure 2 représente une autre construction du dispositif, dans laquelle une tubulure de remplissage est disposée entre le corps de moule en tale et l'entonnoir de remplissage. Le dispositif représenté sur la fig. 1 sert à confectionner une éprouvette prélevée par puisage dans un bain de métal en fusion, et se compose de deux demi-coquilles en tôle 2 et 3, de même configuration, disposées symétriquement pour former un moule 4. Chacune des pièces en tôle 2 et 3 présente, par exemple, une cavité de-moule de forme ovale, qui possède un orifice de remplissage 5. Les deux moitiés 2 et 3 du corps de moule sont maintenues assemblées par un manchon 6 en carton dé hydraté. Des moules constitués de la sorte sont connus en soi pour le prélèvement d'éprouvettes dans des jets de coulée. Dans la région de l'orifice de remplissage -5, un entonnoir 7 se raccorde au moule 4 ; dans cet exemple de réalisation il est en deux pièces, en tale, comme le moule 4. L'une des moitiés 8 de l'entonnoir de remplissage 7 est réalisée en une seule pièce avec la demi-coquille en tale 2, et.l'autre moitié 9 est en une seule pièce avec la demi-coquille en tôle 3, si bien que ce dispositif 1 n'est, par conséquent, constitué que de trois pièces distinctes, dont deux sont de configuration parfaitement identique. Le métal en fusion prélevé dans le bain de fusion avec une poche à main est versé dans lçentonnoir de remplissage 7. De ce fait, l'orifice de sortie de l'entonnoir 7, qui est aussi l'orifice d'entrée 5 du moule 4, se trouve immédiatement obturé, si bien que le métal en fusion ne peut pas entraîner d'oxygène. Ceci a pour conséquence l'amélioration de l'éprouvette précédemment signalée par rapport à d'autres dispositifs de prélèvement d'éprouvettes, à savoir qu'elle est le plus qu'il soit possible exempte d'oxydation secondaire. Dans la confection d'éprouvettes prélevées par puisage dans un bain de métal en fusion, il y a encore la difficulté bien généralement connue que, d'une part le métal en fusion ne doit pas arriver surchauffé dans le moule 4, tandis que, d'autre part, la portion de ce métal, qui se trouve dans l'entonnoir de remplissage 7 et, le cas échéant, dans une tubulure s'y raccordant, ne doit pas céder une quantité de chaleur telle qu'elle se solidifie prématurément et empoche, de ce fait, que le moule 4 ne puisse se remplir complètement. Gracie à l'entonnoir de remplissage 7, cette difficulté est éliminée. Après solidification du métal en fusion coulé dans le moule 4, on enlève le moule avec l'entonnoir de remplissage 7, et ces deux pièces ne sont utilisées qu'une seule fois. Le dispositif 10, représenté sur la fig. 2, présente dans l'essentiel la mdme configuration que. le dispositif 1 en sorte qu'on peut utiliser ici, pour des pièces identiques, les mêmes repères numériques. Dans ce dispositif 10, une tubulure de remplissage Il est disposée entre le moule 4 et l'entonnoir de remplissage. A l'intérieur de la tubulure de remplissage 11, qui est également en deux parties, il est prévu deux bossages opposés 12 qui servent à sou-tenir un tube de coulée 13 en matière ré fractaire, qu'on peut engager dans la tubulure de remplissage 11.Les bossages 12 se trouvent au voisinage du moule 4, si bien que le tube de coulée 13 vient jusqu'à une faible distance avant le moule 4 On utilise un tel dispositif 10, par exemple lorsque, dans la partie cylindrique du métal solidifié, qui s'est formée dans la tubulure de remplissage Il ou le tube de coulée 13, on doit en outre découper une éprouvette en forme de disque pour une analyse du carbone ou du soufre, ou de l'un et de l'autre. Le tube de coulée réfractaire 13 empêche le métal en fusion de se solidifier sur son trajet de l'entonnoir de remplissage 7 au moule 4. A titre de variante de cet exemple de réalisation, il est possible de réaliser l'entonnoir de remplissage 7 séparé du moule 4 en une seule pièce ou en deux moitiés, et de l'y assembler par un manchon à serrage, par exemple en carton déshydraté. Selon une autre variante, l'entonnoir de remplissage 7 peut être realisé en carton déshydraté recouvert d'une couche réfractaire. Les moules à éprouvettes connus qui servent, par exemple à des prélèvements dans les jets de coulée sont, d'une part, constitués de corps de moules en tôle analogues, et on ne les utilise qu'une seule fois ; les éprouvettes prélevées avec ces moules répondent aux exigences des procédés modernes d'analyse de bains de métal en fusion ; d'autre part, ces dispositifs, qui appartiennent à l'étant de la technique antérieure, ne conviennent pas pour le prélèvement d'éprouvettes par puisage. Tout d'abord, tant en ce qui concerne le principe que dans le détail de construction et en ce qui concerne l'évacuation de chaleur qui est conditionnée par celle-ci, le mode d'adduction du métal liquide ne convient pas pour l'obtention d'éprouvettes à partir d'échantillons prélevés par puisage. Mais outre cela, on peut également, avec le nouveau di-spositif suivant 11 invention, faire l'économie des supports de moules utilisés avec les moules à éprouvettes connus. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la confection d'une éprouvette prélevée par puisage dans un bain de métal en fusion, qui soit le plus possible exempte d'oxydation secondaire, constitué par un moule en deux parties avec ouverture de remplissage en forme d'entonnoir, qui peut se remplir avec une poche à main, caractérisé par le fait que le moule (4) est constitué par un corps de moule en tôle (2,3), maintenu assemblé par au moins un manchon (6), à l'orifice de remplissage (5) duquel se raccorde ltentonnoir de remplissage (7). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'entonnoir de remplissage (7) est en tale. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'entonnoir de remplissage (7) est en carton déshydraté recouvert d'une couche réfractaire. 4. Dispositif suivant les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'entonnoir de remplissage (7) est en deux pièces. 5. Dispositif suivant les revendications 1, 2 et 4, caractérisé par le fait que chacune des moitiés du corps de moule en tôle (2,3) est en une seule pièce avec une moitié correspondante (8,9) de l'entonnoir de remplissage. 6. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'entonnoir de remplissage t7) est assemblé au moule (4) par un manchon à serrage. 7. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'entre le corps de moule en tôle (2,3) et l'entonnoir de remplissage (8,9), il est prévu une tubulure de remplissage (11). 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un tube de coulée réfractaire (13) est disposé dans la tubulure de remplissage.