Brevet FR2302519A1 — publié le 19760924

L'invention concerne un appareil pour prélever un échantillon ou effectuer une mesure dans un récipient métallurgique contenant un bain de métal en fusion, cet appareil comprenant une perche ou lance montée sur un dispositif de support mobile et sur l'extrémité de laquelle est fixée de façon amovible une sonde de prélèvement d'échantil lon ou de mesure destinée & être plongée dans le bain de métal. Les différentes opérations necessaires sur les récipients métallurgiques tels que les convertisseurs, les fours Martin et les fours électriques à arc comprennent notamment le prélèvement d'échantillons du bain de métal en vue de Ia détermination de sa composition chimique, la mesure de la température du bain avant la percée et le prélèvement d'échantillons particuliers pour la détermination de la teneur en oxygène de bains d'acier. Il est connu d'exécuter ces opérations au moyen de sondes de prélèvement d'échantillon. ou de mesure qui sont fixées sur des lances et qui sont plongées à travers la couche de laitier dans le bain de métal par la manoeuvre mécanique ou manuelle de la lance. Une telle sonde se compose généralement d'un tube porteur en carton et du dispositif proprement dit de prélèvement ou de mesure placé dans ce tube. Le tube en carton est jeté après le prélèvement d'un échantillon1 ou l'exécution d'une mesure et remplacé par un nouveau tube pour le bain suivant. Les sondes ainsi placées dans un récipient dit à jeter existent dans le commerce sous différentes formes. I1 importe, et c'est là où réside le problème posé par l'utilisation de ces sondes, de les immerger rapidement contre la résistance du laitier et du métal (poussée ascensionnelle) et toujours à la même profondeur, et de les y maintenir pendant une durée d'immersion déterminée,. afin d'obtenir des résultats de mesure optimaux, donc reproductibles. Il faut en outre que la manoeuvre de la lance soit simple afin d'exclure totalement les erreurs de jugement de l'opérateur. La manoeuvre manuelle des lances fausse les mesures parce que l'emplacement du. point de mesure dans le bain de métal varie d'une mesure à l'autre et parce que la durée d'immersion varice fortement d'une mesure à l'autre. Les lances introduites mécaniquement et notamment celles introduites mécaniquement et dten haut dans un convertisseur doivent jusqu'a présent obligatoirement entre refroidies à l'eau. Il faut en outre un dispositif coûter de levageoet d'abaissement, de-sorte que le coût d'un prélèvement d'échantillon est très élevé, même si l'on ne tient pas compte du fait que de telles lances ont une longueur considérable, et posent donc des problèmes particuliers de manipulation et de réalisation. L'invention évite ces inconvénients et difficultés et a pour objet un appareil simplex bon marché et sflr qui permet d'immerger la sonde de prélèvement d'échantillon ou de mesure rapidement et toujours à la même profondeur dl bain de métal et de I'y maintenir pendant la durée d'immersion-déterminée d'avance. Cet appareil est en outre plus court que les lances à commande mécanique connues. Selon l'invention, un appareil comme défini au début est essentiellement caractérisé en ce que la lance est fixée dans le sens horizontal dans un guide prévu sur le dispositif de support mobile et en ce que la sonde de prélèvement d'échantillon ou de mesure est montée sur l'extrémité de la lance de manière qu'elle peut être inclinée depuis la position horizontale à laquelle elle est introduite dans le récipient à la position verticale de prélèvement ou de mesure dans le bain de métal et inversement, et de manière qu'elle peut être bloquée à la position horizontale ou verticale ou à une position d'inclinaison intermédiaire. Il est avantageux de monter les guide de la lance sur le dispositif de support mobile de manière qu'il peutêtre monté et abaissé sur ce dispositif de support. Ce mode de réalisation permet d'immerger la sonde toujours 8 la même profondeur du bain de métal, indépendamment de la quantité de métal contenue dans le récipient. Selon un mode de réalisation préféré, la sonde - placée de façon envoi connue dans un récipient à j-eter - est disposée sur l'une des branches d'un LeVier coudé articulé sur l'extrémité de la lance et dont l'autre branche est articulée sur l'extrémité d'une barre de commande qui traverse la lance. ta barre de commande est avantageusement manoeuvrée par un vérin mû par un fluide sous pression, de préférence par un vérin pneumatique, dont l'une des positions de fin de course correspond à la position horizontale et dont l'autre position dqfin de course correspond b La position verticale de la sonde. L'utilisatftn d'un vérin pneumatique permet d'assurer l'immersion et la rétraction três rapides de la sonde dans et hors du bain de métal, de sorte que le temps pendant lequel la sonde est en contact a-vec le laitier et le métal en fusion juste avant et apres le prélèvement de l'échantillon ou la mesure peut rester très court. Il est en outre avantageux de rendre réglable la durée d'immersion de la sonde, c'est-à-dire le temps pendant lequel elle est maintenue à sa position de prélèvement ou de mesure, au moyen d'un relais commandant le vérin pneumatique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'un appareil selon l'invention dont la sonde est représentée en position de prélèvement ou de mesure à l'intérieur d'un convertisseur représenté en coupe ; et - la figure 2 est une vue en élévation à plus grande échelle et partiellement en coupe de l'appareil de la figure 1. La figure 1 montre un convertisseur 1 qui vient d'être basculé à l'horizontale à la fin d'un processus d'affinage ; le bain de métal en fusion est désigné par 2 et la couche de laitier est désignée par 3. L'appareil selon l'invention comprend un chariot 5 que l'on peut faire rouler sur une plate-forme de travail 4, une lance 6 qui est fixée rigidement dans le sens horizontal sur le chariot 5 au moyen d'un guide-lance 14, et une barre de commande 7 qui est disposée axialement coulissante dans la lance 6 - constituant en fait un tube de guidage et de support de la barre 7 - et qui permet de faire pivoter un levier coudé 8.La branche libre de ce levier porte une sonde de prélèvement d'échantillon et de mesure constituée d'un tube en carton 9 et d'une tête de mesure lO ; le point de prélèvement ou de mesure dans le bain d'acier 2 est donc déterminé par la position de la tête 10. te levier 8 est articulé sur un bras porteur coudé Il solidaire de la lance 6. L'articulation du levier 8 sur l'extrémité de la barre de commande 7 est désignée par 12. Le guide-lance 14 qui fixe la position de la lance dans le sens horizontal est monté sur le chariot 5 de manière qu'il peut erre monté et abaissé sur ce chariot, comme indiqué par la double fleche 13 sur la figure 2. Il n'est pas nécessaire de prévoir un refroidissement8 l'eau de la lance 6 et du levier coudé 8. faits tous deux d'acier de préférence. Sur l'extrémité de la lance 6 cté chariot est fixé un vérin pneumatique 15 dont la tige de piston est acçouplée b la barre de commande 7.Une manette 16 permet d'actionner le vérin pneumatique 15, lequel, par l'intermédiaire de la barre de commande - et du levier coudé 8, fait pivoter la sonde 9, 10 à grande vitesse depuis sa position horizontale d'introduction dans le convertisseur à travers le laitier 3 et comme indiqué par la double flèche 17 à la position verticale de prélèvement ou de mesure où la tette 10 est profondément immergée dans le bain de métal 2. La durée d'immersion de la sonde dans le bain de métal, qui varie entre 4 et 30 secondes suivant la mesure ou le prélèvement d'échantillon à effectuer, peut être réglée sur un relais temporisé non représenté. Ce relais est excité par un interrupteur de fin de course 18 qui est actionné lors de la manpeuvre de la manette 16. A la fin de la temporisation réglée~au préalable sur le relais, celui-ci fait fonctionner un avertisseur sonore 20 auquel il est relié par un câble électrique 19, ce qui est le signal pour l'opérateur pour ramener la manette 16 à la position de départ et provoquer ainsi l'inversion de l'alimentation du vérin pneumatique 15, le quel fait alors pivoter la sonde 9, 10 à la position horizontale. Selon un mode de réalisation preféré, le relais temporisé commande une électrovanne incorporée dans le vérin pneumatique 15 et provoquant l'inversion automatique de ce vérin. Il est parfaitement possible de prévoir d'autres dispositifs de commande pour faire fonctionner l'appareil de façon semiautomatique ou entièrement automatique et il est également facile de prévoir une commande électrique, pneumatique ou hydraulique pour les déplacements du chariot 5 et la montée ou l'abaissement de la lance 6. REVENDICATIONS l. Appareil pour prélever un échantillon ou effectuer une mesure dans un récipient métallurgique contenant un bain de métal en fusion, cet appareil comprenant une perche ou lance montée sur un dispositif de support mobile et sir l'extrérnfté de laquelle est fixée de façon amovible une sonde de prélèvement d'échantillon ou de mesure destinée à être plongée dans le bain de métal, caractérisé en ce que la lance est fixée dans le sens horizontal dans un guide prévu sur le dispositif de support mobile et en ce que la sonde de prélèvement d'échantillon ou de mesure est montée sur l'extrémité de la lance de manière qu'elle peut être inclinée depuis la position horizontale à laquelle elle est introduite dans le récipient à la position verticale de prélèvement ou de mesure dans le bainde métal et inversement, et de manière qu'elle peut être bloquée à la position horizontale ou verticale ou à une position d'inclinaison intermédiaire. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide pour la lance est monté sur le dispositif de support mobile de manière qu'il peut être monté et abaissé. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde de prélèvement d'échantillon ou de mesure, placée de façon en soi connue dans un récipient à jeter après un seul emploi, est disposée sur l'une des branches d'un levier coudé à angle droit qui est articulé sur l'extrémité de la lance et dont l'autre branche est articulée sur une barre de commande traversant la lance et susceptible de coulisser dans celle-ci. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la barre de commande est actionnée par un vérin mû par un fluide sous pression, de préférence par ttn verin pneumatique, dont l'une des positions de fin de course correspond à la position horizontale de la sonde de prélèvement d'échantillon ou de mesure et dont l'autre position de fin de course correspond à la position verticale de la sonde. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée de maintien de la sonde de prélèvement d 'échantillon ou de mesure à sa position de prélèvement ou de mesure est réglée au moyen drun relais temporisé commandant le vérin pneumatique.