Brevet FR2473927A1 — publié le 19810724

CHALUMEAU DECRIQUEUR IlLTIFOlU E L'amélioration constante de la qualité exigée par les produits en acier, conjuguée avec les économies à réaliser sur les coûts de production, pro- voquent en amont, dans la fabrication des aciers, une recherche incessan- te de l'amélioration de la qualité et, en particulier, de l'état de sur- face des demi-produits (lingots, bloons, brames, billettes, etc...). Le décriquage au chalumeau est un procédé connu, permettant de brûler par un jet d'oxygène pur le métal malsain, c'est-à-dire d'éliminer les dé- fauts superficiels: criques, failles, brûlures et inclusions. Ces chalumeaux peuvent être manuels ou supportés par des machines. Pour les chalumeaux utilisés sur les machines, il est connu de travailler suivant deux méthodes très différentes: ) - Méthode à grande vitesse, dite de lavage ou de "scarfing". Cette méthode consiste à brûler toute la surface du demi-produit sur une épaisseur constante, définie par statistique, et prévoyant d'enlever une proportion importante des défauts de surface, étant admis qu'un contrôle ultérieur et une réparation complémentaire du demi-produit parachève le travail. Il est connu d'utiliser à cet usage des machines supportant une rampe de brûleurs à section plane disposés en parallèle et qui se déplacent trans- versalement au demi produit en balayant toute sa surface. Même si l'ac- tion des chalumeaux est programmée en fonction des défauts observés, du métal est brûlé sur toute là surface. Cette méthode a le grave défaut d'entraîner une perte de métal importante. ) - Méthode sélective. On emploie des machines dites sélectives sur lesquelles sont montés de gros chalumeaux, à section cylindrique, manipulés à vue par l'opérateur. Cette méthode, moins rapide, permet de n'enlever que les parties de métal malsaines. Leur avantage réside dans l'amélioration du rendement matière par le fait même que l'enlèvement du métal est contrôlé par l'opérateur qui en reste 247392 7 maître et ne brûle pas de métal sain. Par contre, les performances de ces machines en surface traitée par unité de temps, sont directement dépendantes de la puissance du chalumeau. _ Les solutions actuelles sont donc basées sur une puissance de chalumeau re- présentant un compromis entre les besoins du sélectif et la productivité sur grande surface. Il est connu, par ailleurs a) de faire des chalumeaux plus ou moins gros permettant une zone de com- bustion plus ou moins grande, donc permettant par le déplacement du bain de combustion plus ou moins grand, d'enlever plus ou moins de métal à vitesse constante. b) de faire déplacer la zone de combustion plus ou moins vite et, donc, de brûler plus ou moins de métal avec le même chalumeau suivant la vitesse de déplacement. c) que la forme de la zone de combustion détermine le profil restant sur la pièce traitée après brûlage. d) que la combustion du métal entraîne la formation de scories liquides qui se solidifient instantanément hors de l'action de la zone de combustion. e) que, pour certaines nuances d'acier, en particulier les nuances peu char- gées en carbone, la partie de métal sous la zone de combustion est por- tée à fusion sans oxydation, que l'énergie cinétique de l'oxygène projette ce métal en fusion avec les scories hors de la zone de combustion et que sa solidification brutale entraîne la formation de bavures adhérentes. f) que l'orientation du jet d'oxygène permet de modifier la surface de la zone de combustion, donc, de modifier le profil restant sur la pièce traitée. g) que, pour un surfaçage léger, un jet d'oxygène en forme de pinceau plat permet une zone de combustion rectangulaire dont le petit côté peut être réduit, entraînant une faible épaisseur-de métal enlevé sur une grande surface. h) que, pour obtenir l'un ou l'autre des résultats énumérés suivant les 7 points qui précèdent, il faut utiliser des chalumeaux de forme ou de puissance différentes. L'objet de notre invention est de définir un procédé de décriquage qui soit -3- sélectif et ne brûle donc que le minimum de métal à la surface du demi- produit mais ait cependant une forte productivité en brûlant très rapi- dement le maximum du métal malsain là o cela est nécessaire. Ce procédé consiste à faire un décriquage sélectif, ceci, non par un jet d'oxygène unique émis par une buse unique, mais par un faisceau à section variable de jets élémentaires d'oxygène parallèles et jointifs, chacun de ces jets étant émis par une tuyère de faible section et commandée indi- viduellement, ou par secteur. Ce faisceau de jets élémentaires donne ain- si globalement un jet dont la forme et la puissance varient, ceci, indé- pendanmment de la pression, mais selon le nombre de jets élémentaires uti- lisés. L'objet de l'invention est également de définir un chalumeau pour la mise en oeuvre du procédé. La buse d'oxygène de ce chalumeau est scindée en un faisceau de tuyères parallèles et jointives dont l'alimentation est com- mandée individuellement. La section du faisceau de tuyères est, le plus souvent, circulaire. Elle peut avoir d'autres formes telles que des sec- tions rectangulaires ou elliptiques. Le chalumeau selon l'invention a, de préférence, une alimentation en gaz de chauffage qui se fait par une série de brûleurs de chauffage disposés à la périphérie. L'alimentation de ces brûleurs est également commandée individuellement ou par secteur. Ainsi, le chalumeau selon l'invention peut, suivant les besoins, se trans- former instantanément en chalumeau à section cylindrique, en chalumeau à section plane pour surfaçage à faible profondeur, ou en chalumeau à sec- tion elliptique permettant une solution intermédiaire entre les chalu- meaux à jet plat et les chalumeaux à jet cylindrique, ou même en chalu- meau à section la mieux adaptée au défaut à éliminer. Ceci permet de faire varier instantanément la profondeur du métal enlevé à la vue d'un défaut plus profond au cours d'une opération de surfaçage. L'invention sera mieux comprise par la description d'un chalumeau selon l'invention correspondant schématiquement aux deux figures jointes, ainsi qu'à l'exposé du mode d'emploi de ce chalumeau. Le chalumeau décrit ci- après n'est défini qu'à titre d'exemple non limitatif. 2473'927 -4- La figure 1 représente schématiquement, en vue de face, l'orifice de sor- tie du chalumeau. La figure 2 représente schématiquement, en coupe transversale, quelques formes de jets d'oxygène obtenus avec le chalumeau selon l'invention. Le chalumeau, dont l'extrémité estreprésentée en figure 1, est formé par un faisceau de 65 tuyères de diamètre 8 mm au col, soit à la sortie un diamètre de 12 mm et une distance entre axes de l'ordre de 13 mn. Ces tuyères sont numérotées sur la figure- de 1 à 65. Ces 65 tuyères join- tives permettent chacune l'émission d'un jet d'oxygène de l'ordre de 20 à 60 m3/h, soit au total un maxinun de l'ordre de 4000 m3/h. Les 65 tu- yères à oxygène sont entourées par 12 buses de gaz de chauffage de dia- mètre 30 mm. Ces brûleurs sont répartis entre quatre secteurs a b c d et peuvent être commandées individuellement ou par secteur. Sur la figure 2, sont figurées les sections des jets d'oxygène obtenus en n'utilisant qu'une partie ou l'autre des tuyères. Ainsi, avec les tuyères centrales 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, on obtient un jet d'oxygène de relativement faible section adapté au brûlage d'un petit défaut. L'utilisation des tuyères selon une section transversale telle que les tuyères 6,7, 8, 18, 19, 20, 29, 30, 31, 39, 40, 41, 47, 48, 49, 53, 54, 55, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65 donne un jet plat adapté au brû- lage de défauts larges et peu profonds sur un produit à surfacer tota- lement. On peut aussi utiliser pour des défauts superficiels le groupe- ment 7, 29, 30, 31, 47, 48, 49, 53, 54, 55, 39, 40, 41, 19. Sur la figure 2, sont figurées également d'autres associations de tuyères donnant globalement des jets à section variable adaptés au brulage. de défauts caractéristiques très diverses. On voit que le procédé consiste à utiliser le nombre et la disposition des tuyères permettant de former globalement un jet de section variable qui est ainsi, à chaque instant, le mieux adapté au défaut rencontré, et ceci indépendamment de la pression d'oxygène qui peut rester constante par exemple si la profondeur du defaut ne varie pas. Rien n'empêche ce- -5- pendant de faire varier, à chaque instant, la pression de l'oxygène ali- mentant les tuyères. Cela apporte une possibilité supplémentaire de sélec- tivité instantanée. On comprend qu'un chalumeau de cette dimension mettant en jeu des débits de gaz importantsne peut être manipulé à la main. Il doit être adapté sur un manipulateur robot. Les brûleurs de chauffage a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3, d1, d2, d3 peuvent également être commandés individuellement ou par secteurs a, b, c, d. Les 65 tuyères du chalumeau représenté sont réparties selon un faisceau à section circulaire. Pour certaines utilisations particulières, on pour- rait également rassembler des tuyères selon un faisceau à section diffé- rente, par exemple une section rectangulaire ou elliptique. -6- REVENDICATIONS 1 / - Procédé de décriquage caractérisé en ce qu'il est réalisé par un faisceau à section variable de jets élémentaires d'oxygène, chacun de ces jets parallèles et jointifs étant commandé individuellement et for- mant globalement un jet dont la forme et la puissance varient indépen- damment de la pression. / - Chalumeau pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la buse d'oxygène est scindée en un faisceau de tuyères parallèles et jointives, l'alimentation de ces tuyères étant commandée individuellement ou par secteur. / - Chalumeau selon revendication 2, caractérisé en ce que la section du faisceau de tuyères parallèles et jointives est sensiblement cir- culaire. / - Chalumeau selon revendication 2, caractérisé en ce que la section du faisceau de tuyères parallèles et jointives est rectangulaire. / - Chalumeau selon revendication 2, caractérisé en ce que la section du faisceau de tuyères parallèles et jointives est elliptique. / - Chalumeau selon l'une quelconque des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'alimentation en gaz de chauffage se fait par une série de brûleurs disposés à la périphérie des tuyères d'oxygène, l'ali- mentation de ces brûleurs étant commandée individuellement ou par sec- teur (a, b, c, d).