Brevet FR2406822A1 — publié le 19790518

L'invention, due à Monsieur Jean-Marc PALLEZ, est relative à des perfectionnements apportés aux dispositifs pour prélever un échantillon dans un bain de métal effervescent, dispositifs du genre de ceux qui comprennent-une enveloppe tubulaire, notamment en carton déshydraté, dans laquelle est logé, à une extrémité, un moule constitué par une poche reliée å un tube débouchant à I'extérieur, l'extrémité du tube et, éventuellement de l'enveloppe, étant destinée å être plongée dans le bain de métal en fusion pour assurer le remplissage du moule. L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs pour prélever des échantillons d-'aciers fortement alliés, notamment d'acier inoxydable. On sait que le prélèvement dtun échantillon dans un bain de métal effervescent est relativement délicat. En effet, en raison de lteffervescence du bain, pour obtenir un échantillon satisfaisant, c'est-a-dire exempt de cavités, il est nécessaire de prévoir un métal de calmage, par exemple de l'aluminium ou du titane, destiné à empêcher la formation desdites cavités dans l'échantillon prélevé. Généralement, les dispositifs ou sondes du genre défini précédemment comportent, à leur extrémité équipée du moule, des couvercles de métal emboutis relativement épais, euxmêmes recouverts par une capsule métallique beaucoup plus mince ; ces couvercles sont destinés à former des chambres en chicane qui permettent d'établir un écoulement du métal en fusion conduisant à un échantillon satisfaisant. Le métal de calmage est généralement disposé sous forme d'une pastille dans une ouverture prévue dans l'un de ces couvercles. Le brevet FR. 2 159 683 déposé le 9 novembre 1971 au nom de la demanderesse décrit un dispositif de ce genre. Lorsqu'on effectue des prélèvements dans des bains de métal en fusion dont la température est de l'ordre de celle des bains d'acier ordinaire en fusion, les susdits couvercles résistent relativement bien à la fusion ou à l'érosion. I1 en résulte que la composition de l'échantillon de métal prélevé n'est pas faussée par de la matière provenant en quantité importante des susdits couvercles. La fusion de la capsule, de masse reduite, n'introduit, de toute façon, qu'une erreur systématique tout-à-fait négtigeable au niveau de l'échantil lon prélevé. Par contre, lorsqu'on veut effectuer un prélèvement d'échantillon dans un bain de. métal en fusion dont la température est plus élevée que celle évoquée précédemment, par exemple lorsqu'on veut effectuer un prélèvement dans un bain d'acier fortement allié ou un bain d'acier inoxydable, bain pour lequel la température peut dépasser 1800"C, les couvercles recouvrant l'extrémité de la sonde munie du moule, et dont l'un porte la pastille de métal de calmage, vont subir une fusion ou une érosion importante qui va fausser la composition de l'échantillon prélevé. Pour remédier à cet inconvénient, on a pensé supprimer, purement et simplement, lesdits couvercles et disposer le métal de calmage sous forme d'un fil sinueux dans le tube conduisant à la poche du moule. Or, on a constaté que les échantillons prélevés avec un dispositif ainsi modifié ne sont pas satisfaisants. En effet, si la partie de l'échantillon correspondant à la poche est acceptable, la partie en forme de queue ou de tige correspondant au tube comporte des cavités qui la rendent inacceptable. Cela est gênant car on souhaite disposer d'un échantillon qui comporte non seulement la partie correspondant à la poche, partie qui a généralement la forme d'une médaille et sur laquelle des dosages, notamment par spectographie, sont effectués, mais également une partie qui permet d'effectuer d'autres dosages, notamment par découpage d'une masse de matière déterminée, par exemple pour le dosage du carbone par combustion rapide. La partie en forme de queue est préci riment utilisée pour ces autres dosages, lorsqu'elle est exempte de défaut. Cela n'est malheureusement plus possible pour les préld- vements dans un bain de métal effervescent à température élevée tel qu'un bain d'acier fortement allié ou d'acier inoxydable, pour les raisons exposées ci-dessus. L'invention a donc pour but, surtout, de fournir un dispositif du genre défini précédemment qui répond mieux que jusqu'à ce jour aux diverses exigences de la pratique et notamment tel qu'il permette de prélever, dans un bain de métal en fusion à haute température tel qu'un bain d'acier fortement allié, un échantillon permettant de réaliser tous les dosages et mesures normalement effectués sur les échantillons prélevés dans des bains à plus basse température tels que des bains d'acier ordinaire en fusion. Selon l'invention, un dispositif du genre défini précédemment est caractérisé par le fait que la poche du moule est prolongée du côté-opposé au tube, par une chambre dont la section transversale est suffisante pour assurer un remplissage correct de cette chambre par le métal en fusion et dont l'épaisseur est inférieure à celle de la poche et telle qu'elle permette d'obtenir une partie d'échantillon dans laquelle il est possible de découper facilement, par poinçonnage, au moins une pastille de matière. De préférence, la susdite chambre a une largeur égale à celle de la poche, le raccordement entre ladite poche et la chambre étant marqué par un décrochement de la paroi du moule correspondant à la différence d'épaisseur de la chambre et de la poche. L'épaisseur de la chambre est environ trois fois plus faible que celle de la poche. Avantageusement, l'épaisseur de la chambre est inférieure à 6 mm et de préférence de l'ordre de 4 mm. L'extrémité de la sonde, équipée du moule, peut être recouverte par une capsule de protection, de faible épaisseur. Généralement, le moule est constitué par deux demi-moules réunis suivant un plan de joint situé à mi-épaisseur de l'échantillon, chaque demi-moule ayant une épaisseur moitié de celle du moule complet, la chambre prolongeant la poche est alors également réalisée par la réunion, suivant le plan de joint, de prolongements des parties des demi-moules formant la poche. La section transversale de la poche a généralement une forme rectangulaire,-et il en est de même pour le prolongement de la poche. Le contour de ladite poche peut avoir une forme ovale ou rectangulaire ; le prolongement se raccorde à la poche suivant un contour correspondant au côté de cette poche opposé au tube ; le contour extérieur du prolongement est généralement parallèle au contour de la poche opposé au tube. L'invention concerne, également, un moule pour dispositif de prélèvement de métal dans un bain en fusion, comprenant une poche ettn canal de raccordement à un tube, et, du côté opposé à ce canal de raccordement, une chambre formant prolongement de la poche, dont la section transversale est suffisante pour assurer un bon remplissage de cette chambre par le métal en fusion et dont l'épaisseur est inférieure à celle de la poche pour permettre d'obtenir une partie d'échantillon qui peut être facilement découpée par poinçonnage, pour fournir au moins une pastille- de matière. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1 de ce dessin est une coupe longitudinale de l'extrémité équipée du moule d'un dispositif de prélèvement selon l'invention. La figure 2 est une vue, en élévation, d'un demi-moule. La figure 3 est une vue de dessous par rapport à la figure 2. La figure 4 est une vue en plan d'un échantillon obtenu avec un dispositif selon l'invention. La figure 5, enfin, montre en élévation l'échantillon de la figure 4, et représente schématiquement, une opération de poinçonnage. En se reportant à la figure 1, on peut voir un dispositif 1 pour prélever un échantillon dans un bain de métal de fusion. Ce genre de dispositif est connu, et est notamment décrit dans le brevet français N" 2 159 683 de la demanderesse déjà cité. Pour permettre de mieux situer l'invention, on va rappeler brièvement,ci-après, les caractéristiques générales d'un tel dispositif. Pour tout renseignement -- complémentaire, il suffirait de se reporter au susdit brevet antérieur. Ce dispositif comprend une enveloppe tubulaire cylindrique 2 en carton déshydraté dans laquelle est logé, à une extrémité 2a, un moule 3 métallique. Ce moule comprend une poche 4 limitée par deux parois planes parallèles ét par une paroi périphérique 5. La poche 4 est reliée à l'extérieur de l'enveloppe par un tube 6 en matière réfractaire par exemple en verre résistant à la chaleur. Ce tube est engagé dans un canal de raccordement 7 solidaire de l'extrémité de la poche tournée vers le tube 6 et débouchant dans cette poche. Le moule 3 est avantageusement formé par deux demimoules réunis suivant un plan de joint situé à mi-épaisseur du moule 3. Le canal 7 est obtenu par réunion de deux prolongements demi-cylindriques des demi-moules. L'extrémité avant 6a du tube 6 est entourée par une rondelle 8, notamment en acier, qui assure le centrage de cette extrémité 6a et empêche la pénétration du métal en fusion dans la zone entourant le tube 6. On peut prévoir un noyau de matière réfractaire r autour de ce tube 6 à l'intérieur de l'enveloppe en carton. Un cylindre 9, également en carton, est généralement disposé contre la surface intérieure de l'enveloppe 2, de manière à entourer la rondelle 8. L'extrémité de l'enveloppe 2 est fermée par une capsule 10 métallique, de faible épaisseur, engagée à l'intérieur du cylindre 9. La forme de cette capsule est telle que la paroi extérieure de la capsule vienne s'appliquer contre la paroi intérieure du cylindre 9. La-masse de cette capsule est relativement faible, de telle sorte que la fusion de cette capsule lors du prélèvement de métal entraine une erreur systématique dans la composition de l'échantillon prélevé tout-à-fait négligeable. A l'intérieur du tube 6 est disposé un fil Il auquel on a donné une forme sinueuse, comme visible sur la figure 1, en métal de calmage. Ce métal est généralement de l'aluminium ou du titane. Après avoir rappelé ces caractéristiques, on en arrive maintenant aux particularités de l'invention. La poche 4 du moule est prolongée, du côté opposé au tube 6, par une chambre 12 dont la section transversale est suffisante pour assurer un remplissage correct de la chambre par le métal en fusion et-dont l'épaisseur est telle qu'elle permette obtenir une partie d'échantillon p (figures 4 et 5) dans laquelle il est possible de découper facilement, par poinçonnage, une pastille de matière. La chambre 12 a, de préférence, une largeur 1 (figure 1) égale à celle de la poche 4 ; le raccordement entre ladite poche et la chambre de prolongement est marqué par un décrochement 13 (voir notamment figure 2) de la paroi du moule. Ce décrochement correspond à la différence d'épaisseur entre la chambre 12 et la poche 4. L'épaisseur ou épaisseur intérieure de la chambre 12, c'est-à-dire la distance entre les faces plates internes en regard de cette chambre, est environ égale au tiers de l'épais- seur intérieure (définie de la même manière) de la poche 4. L'épaisseur de la chambre 12 est, en pratique, inférieure à 6 mm et de préférence de l'ordre de 4 mm. L'épaisseur de la poche 4, par contre, est supérieure à 10 mm. Chaque demi-moule, par exemple le demi-moule 3a représenté sur les figures 2 et 3, comprend un prolongement 14 correspondant à la moitié de la chambre 12 ; l'épaisseur intérieure e (figure 2) de ce prolongement est égale à la moitié de l'épaisseur de la chambre 12 ; de même l'épaisseur intérieure E de la partie 4a du demi-mouie est égale à la moitié de l'épaisseur totale de la poche 4 et donc de la partie correspondante de l'échantillon prélevé. Par épaisseur e ou E du demi-moule, on désigne la distance entre la paroi intérieure du moule et le plan de joint P des deux demi-moules. La section transversale de la chambre 12, c'est-à-dire la section par un plan perpendiculaire à l'axe A de la figure 1, a généralement une forme rectangulaire dont la grande dimension est égale à l'épaisseur de la chambre. De même, la section transversale de la poche 4 a une forme rectangulaire. Le contour C de la poche 4 peut avoir une forme sensiblement ovale comme représenté sur les figures 1 eut 3, ce contour C comportant deux parties rectilignes opposées raccordées par deux arcs sensiblement en forme de demi-cercle. La chambre 12 se raccorde à la poche 4 suivant un contour 15 correspondant au côté de cette pocheopposé au tube 6. Le contour extérieur 16 du prolongement 14 délimitant la chambre 12, est généralement parallèle au contour 15 de la poche. Il est clair que la forme du contour de la poche 4 et de la chambre 12 peut être différente de celle représentée sur les dessins et, notamment, rectangulaire. D'une manière classique, des échancrures telles que 17, 18 (figure 3) sont prévues dans la paroi périphérique de la poche 4 et de la chambre 12 de manière à permettre à l'air de s'échapper du moule 3-lors de son remplissage par le métal. L'extrémité de l'enveloppe (non visible) éloignée du moule est destinée à recevoir une canne de manipulation. L'utilisation du dispositif de prélèvement de l'invention s'effectue dans les conditions classiques c'est-à-dire qu'à l'aide de la canne de manipulation évoquée précédemment, le tube 6 et l'extrémité 2a sont plongés dans le bain de métal effervescent de manière à assurer le remplissage du moule 3 par le métal en fusion qui, ensuite, se solidifie. Avec le dispositif de l'invention, lorsque l'on effectue un prélèvement d'échantillon dans un bain de métal effervescent, à température élevée, tel qu'un bain d'acier fortement allié ou d'acier inoxydable, le métal liquide provoque la fusion de la capsule 10, pénètre dans le tube 6 en provoquant la fusion du métal de calmage 11. Le métal ainsi calmé remplit la poche 4 et la chambre 12. Le remplissage de la chambre 12 s'effectue complètement et-dans de bonnes conditions, grâce à la section de passage importante prévue entre la poche 4 et la chambre 12. On obtient ainsi un échantillon tel que 19 représenté sur les figures 4 et 5 comportant une queue 20, correspondant au tube 6, une partie 21 en forme de médaille correspondant à la poche 4 et une partie d'échantillon p en prolongement correspondant à la chambre 12. La queue 20 comporte des cavités h et constitue une partie d'échantillon inexploitable pour les dosages. Par contre, la médaille 21 est de bonne qualité et peut être utilisée pour les dosages classiques, notamment par spectrographie. L'épaisseur de la médaille 21, comme indiqué sur la figure 5, correspond à 2E. De même, la partie p est de bonne qualité et ne comporte pas de cavité susceptible de la rendre inexploitable pour les dosages. Comme visible sur la figure 5, cette partie p dont ltepaisseur est égale à 2e (de l'ordre de 4 mu) est limitée par des faces planes 22, 23, qui sont en retrait, de manière symétrique, par rapport aux faces24, 25, de la médaille 21. L'épaisseur 2e de cette partie p a été choisie précisément pour permettre de découper facilement, par poinçonnage, des pastilles telles que 26 (figure 5) de matière en vue d'un dosage. On a représenté schématiquement sur la figure 5 le poinçon servant à découper la pastille. Comme visible sur la figure 4, on a représenté en traits mixtes des contours de pastilles. Il est possible de découper plusieurs pastilles dans la partie p, de telle sorte que l'on puisse effectuer l'étude des gaz, notamment de l'oxygène et de l'azote, et l'analyse du carbone et du soufre. Pour l'oxygène, la préparation de l'échantillon de matière pour le dosage est simplifiée car il suffit de meuler les deux faces de la partie p et de poinçonner cette partie pour obtenir la pastille qui servira au dosage. On peut équiper une petite presse avec plusieurs poinçons, 2 ou 3 par exemple, pour obtenir, en une seule opération de poinçonnage de la partie p, toutes les pastilles de matière destinées aux différents dosages. Il convient de remarquer qu'il est très important de donner à la chambre 12 une section transversale suffisante pour assurer son bon remplissage ; en particulier, il ne suffirait pas de prévoir, au lieu de cette chambre 12, un second tube situé du côté opposé au tube 6, et communiquant avec la poche 4 ; en effet, le remplissage du second tube ne s'effectuerait pas de manière satisfaisante car le prélèvement, effectué en plongeant le tube 6 dans le bain, n'engendre pas une circulation de métal liquide dans le moule à une vitesse élevée. I1 en résulte que le remplissage du second tube ne s'effectuerait pas dans des conditions satisfaisantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour prélever un échantillon dans un bain de métal effervescent en fusion, notamment un bain d'acier fortement allié ou d'acier inoxydable, comprenant une enveloppe tubulaire, notamment en carton déshydraté, dans laquelle est logé, à une exttémité, un moule constitué par une poche reliée à un tube débouchant à l'extérieur, l'extrémité du tube, et éventuellement de l'enveloppe étant destinée à être plongée dans le bain de métal en fusion pour assurer le remplissage du moule, caractérisé par le fait que la poche du moule est prolongée, du côté opposé au-tube, par une chambre dont la section transversale est suffisante pour assurer un remplissage correct de cette chambre par le métal en fusion et dont l'épaisseur est inférieure à celle de la poche et telle qu'elle permette d'obtenir une partie d'échantillon dans laquelle il est possible de découp-er facilement, par poin contage, au moins une pastille de matière. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre. a une largeur égale à celle de la poche, le raccordement entre ladite poche et la chambre étant marqué par un décrochement de la paroi du moule correspondant à la différence d'épaisseur de la chambre et de la poche. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la chambre est environ'trois fois plus faib-le que celle de la poche. 4. Dispositif selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la chambre est inférieure à 6 mm et notamment de l'ordre de 4 mm. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, csns lequel le moule est constitué par deux demi-moules métalliques réunis suivant un plan de joint situé à mi-épaisseur de l'échantillon, chaque demi-moule ayant une épaisseur égale à la moitié du moule complet, caractérisé par le fait que la chambre prolongeant la poche est également- réalisée par la réunion suivant le plan de joint, de prolongements des parties des demimoules formant la poche. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la section transversale de la poche et de la chambre ont une forme rectangulaire. 7. Dispositif selon l'unie quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le prolongement formant chambre se raccorde à la poche suivant un contour correspondant au côté de cette poche opposé au tube, tandis que le contour extérieur du prolongement est paralléle au contour de la poche opposé au tube. 8. Moule pour dispositif de prélèvement de métal dans un bain en fusion, selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une poche, et un canal de raccordement à un tube, caractérisé par le fait qu'il comporte, du côté opposé à ce canal de raccordement, une chambre -formant prolongement de la poche, dont la section transversale est suffisante pour assurer un bon remplissage de cette chambre par le métal en fusion et dont l'épaisseur est inférieure à celle de la poche de manière à permettre d'obtenir une partie d'échantillon qui peut être facilement découpée, par poinçonnage, pour fournir au moins une pastille de matière. 9. Moule selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'épaisseur intérieure de la chambre formant prolongement est inférieure à 6 mm et notamment de l'ordre de 4 mm.