Brevet FR2253211A1 — publié le 19750627

La présente invention concerne un dispositif d'échantillonnage de métal en fusion, comprenant une enveloppe en un matériau combustible, une cartouche d'échantillonnage logée dans l'enveloppe, comportant un canal d'admission de l'échantillon entouré d'un matériau réfractaire, canal dont l'extrémité d'entrée de métal liquide est située dans un godet formant une chambre d'homogénéisation du métal liquide. Les dispositifs connus présentent le sérieux inconvénient d'être d'une grande complexité de fabrication en outres leur destruction, nécessaire à la récupération de l'échantillon est difficile en raison de la présence des multiples pièces qui forment la cartouche et qui ont tendance à former un tout à cause du métal qui se fige à l'entrée du canal. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un dispositif d'échantillonnage présentant une grande simplicité et un coût réduit la présente invention aen outre pour but de présenter un dispositif d'échantillonnage qui offre un échantillon présentant une excellente homogénéité en tout endroit de l'échantillon. A cet effet, conformément à l'invention, la cartouche d'échantillonnage comprend un corps en matériau réfractaire présentant d'une part un pas-sage formant le canal d'admission de l'échantillon, et d'autre part des surfaces d'accrochage à l'enveloppe et d'arrêt du godet de la chambre d'homogénéisation. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, le corps en matériau réfractaire présente la forme d'un manchon pourvu à une distance de son extrémité d'entrée dans ie bain d'une saillie annulaire d'enchassement dans l'enveloppe et d'arrêt du godet de la chambre d'homogénéisation. Avantageusement3 selon l'invention, à partir de la saillie annulaire, en direction de l'extrémité opposée à l'extrémité d'entrée de l'échantillon, le manchon présente une surface rainurée. Suivant une forme de réalisation courante de l'invention, le manchon présente un passage axial cylindrique constituant le canal d'admission de l'échantillon, ledit pas sage présentant du côté opposé à son extrémité d'entrée de l'échantillon, une portion de plus grand diamètre pour l'ench s- sement du goulot d'un réceptacle d'échantillonnage. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre non limitatif, d'une forme de réalisation de l'invention avec référence aux dessins dans lesquels La figure 1 représente une vue en élévation et en coupe, avec brisure partielle, d'un dispositif d'échantillonnage selon l'invention. La figure 2 représente une vue en élévation et en coupe, d'un élément du dispositif d'échantillonnage représenté à la figure 1. La figure 3 représente une vue en bout, du côté de la flèche III de l'élément de la figure 2. Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence désignent des éléments identiques. Le dispositif représenté aux figures comprend un élément de lance 1 constitué par un tube en un matériau consom mablé, généralement en carton, dans l'extrémité d'immersion de laquelle est disposée une cartouche d'échantillonnage 2. La cartouche d'échantillonnage comprend un corps en matériau réfractaire 3 présentant un canal 4. Le corps en matériau réfractaire 3 pré-sente une saillie annulaire 5 située à une petite distance de son extrémité antérieure 6. La saillie annulaire 5 du corps 3 sert d'une part à sa fixation dans le tube 1 et d'autre part à constituer une surface d'arrêt pour un godet7 qui forme, autour de l'entrée dans le canal 4, une chambre d'homogénéisation 8 du métal liquide. Le godet présente une paroi périphérique de forme tronconique, de manière à s'ajuster etroitement autour de la portion d'extrémité 9 du corps en matériau réfractaire 3. La saillie annulaire 5 présente une portion cylindrique lOa suivie d'une portion tronconique lob, de manière à faciliter l'introduction à serrage du corps 3 dans le tube de lance 1. A partir d'une distance de l'extrémité postérieure 15 du corps 3, le canal 4 présente une portion de plus grand diamètre 11, pour la réception du goulot 12 d'un réceptacle d'échantillonnage 13 constitué, comme cela est bien connu dans la technique en cause, de deux coquilles maintenues par un clip 14. La fixation du goulot 12 du réceptacle 13 dans la portion de canal 11 peut être consolidée au moyen d'une colle réfractaire. Le corps en matériau réfractaire 3 présente la forme générale d'un manchon présentant à partir de son extrémité antérieure 6 la saillie 5 et dont la surface externe, au-delà de la saillie 5 en direction de l'extrémité postérieure 15, présente une configuration externe rainurée. Suivant la forme de réalisation préférée, représentée aux figures, cette portion de manchon présente quatre faces cintrées 16. Le corps en matériau réfractaire 3 présente une bonne résistance aux chocs thermiques,- de nature à résister à l'immersion dans un bain de métal liquide et une composition qui n'influence pas la composition chimique- ou physique de l'échantillon aux températures du bain bien en outre, le matériau du corps 3 est choisi pour présenter une fragilité aux chocs afin qu'il puisse être aisément cassé après la prise de l'échan- tillon et le retrait du bain. La masse réfractaire du corps 3 est choisie pour que dans les conditions de température du bain et d'isolation thermique due à l'enveloppe de lance 1, l'échantillon de métal en fusion remplisse complètement le réceptacle 13 et le canal 4 avant de se solidifier dans une mesure qui empêcherait d'obtenir un échantillon homogène. De préférence, le corps en matériau réfractaire 3 est constitué en un matériau finement poreux et notamment en la matière connue sous la dénomination "Cordierit", composée essentiellement de Si 03, A1203 et Mg O2 Les rainures formées à la surface externe du- corps 3 permettent de créer entre le corps 3 et la face interne de l'enveloppe I, des espaces d'évacuation des vapeurs en cours d'échantillonnage ; ces vapeurs sont notamment créees en raison de l'hygroscopie du matériau réfractaire. De façon classique, le-godet 7 peut etre entou- ré d'un deuxième godet 17, formant une chambre de désoxydation et de mélange du métal en fusion. Le godet 17 présente une ouverture 19 décentrée par rapport à l'ouyerture 20 prévue dans le fond du godet 7 ; l'ouverture 9 est-fermée par une pastille en aluminium qui fond après immersion et calme le métal liquide entrant dans les chambres 18 et 8. Enfin, un capuchon 22 en un matériau fusible au passage à travers les scories, entoure le godet 17. Le dispositif d'échantillonnage décrit est d'une construction très simple par rapport aux dispositifs connus. En effet, les corps en matériau réfractaire 3 sont fabriqués d'une façon industrielle et il-suffit pour constituer la cartouche d'échantillonnage-, a'y associer d'une part l'ensemble des godets 7, 17 et 22 préalablement réunis entre eux et-d'autre part le réceptacle 13. La cartouche ainsi terminée est simplement enchâssée dans l'extrémité de l'immersion du tube de lance 1. Lorsque l'échantillonnage a eu lieu et que la lance est retirée du bain, il suffit, pour récupérer l'échantillon, d'accéder en enlevant la partie brûlée du tube 1, au corps en matériau réfractaire 3 et de la briser, délivrant ainsi directement l'échantillon. I1 doit être entendu que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des variantes peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. C'est ainsi que des modification peuvent être apportées dans la composition décrite du matériau réfractaire et dans la configuration générale du corps 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échantillonnage de métal liquide, comprenant une enveloppe en matériau combustible, une cartouche d'échantillonnage logée dans l'enveloppe, comportant un canal d'admission de.l'échantillon, entouré d'un matériau réfractaire, canal dont l'extrémité d'entrée du métal liquide est située dans un godet formant une chambre d'homogénéisation du métal liquide, caractérisé en ce que la cartouche d'échantillonnage comprend un corps en matériau réfractaire présentant d'une part un passage formant le canal d'admission de l'échantillon, d'autre part des surfaces de fixation à l'enveloppe et d'arrêt du godet de la chambre d'homogénéisation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage formant le canal présente un élargissement pour la réception de l'extrémité en forme de goulot, d'un réceptacle d'échantillonnage. 3. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps en matériau réfractaire présente à partir de ses surfaces de fixation à l'enveloppe, en direction-de son extrémité opposée à l'extré- mité d'entrée de l'échantillon une configuration externe de nature à créer entre le corps et la face interne de l'enveloppe, des espaces libres. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps en matériau réfractaire présente une bonne résistance aux chocs thermiques, de nature à résister à l'immersion dans un bain de métal liquide, dont la composition n'influence pas la composition physicochimique de l'échantillon aux températures du bain et qui présente une fragilité aux chocs. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps en matériau réfractaire est réalisé en la matière connue sous le nom "Cordierit", constituée à base de Si 2 A12 03 et Mg 02 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps en matériau réfractaire présente la forme d'un manchon pourvu à une dis tance de son extrémité d'entrée dans le bain, d'une saillie annulaire de fixation à l'enveloppe et d'arrêt du godet de la chambre d'homogénéisation. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'à partir de la saillie annulaire, en direction de l'extrémité opposée à l'extrémité d'entrée de l'échantillon, le manchon présente une surface rainurée. 8. Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le passage axial du manchon présente, du côté opposé à son extrémité d'entree de l'échantillon, une portiez de plus grand diamètre pour l'enchâssement du goulot d'un récep tacle d'échantillonnage