Brevet FR2511039A1 — publié le 19830211

L'invention concerne le traitement des bains liquides, en particulier de bains métallurgiques, éventuellement non métalliques. A différents stades de l'élaboration des métaux, il est nécessaire d'introduire dans le bain métallique en fusion un ou des matériaux de traitement, qui doivent réagir avec le bain de manière convenable. Jusqu'à présent, on utilise à cet effet des "lances à poudre : dans un tube ou lance réfractaire plongé dans le bain, on propulse la poudre de traitement à l'aide d'un gaz porteur. L'inconvénient est que le tube-lance se dégrade ou se consomme vite, et doit être changé très fréquemment. On a également envisagé des appareillages utilisant un matériau de traitement présenté en fil, lequel est introduit en continu dans le bain. Nais, cette solution ne donne pas complète satisfaction en l'état actuel des choses. Les problèmes rencontrés avec les appareils de traitement à fil sont, entre autres, que le fil, peu rigide en général, pénètre dans le bain d'une façon irrégulière due entre autres à la conception des appareils d'in3ection qui font subir au fil de multiples changements de direction mal contrôlés entratnant entre autre des torsions et des contraintes diverses avant immersion dans le bain métallique. Une fois dans le bain, du fait de la haute température, ces contraintes se libèrent et donnent aufilune forme très irrégulière. De ce fait, il est difficile de bien contrôler l'apport de matériau de traitement dans le bain, et surtout l'homogénété de cet apport en profondeur. Des fils ronds où le matériau de traitement est gainé ont été proposés. En fait, la gaine s'ouvre très vite à cause de la torsion précitée, et l'on rencontre alors le même problème. La réaction de traitement se fait donc trop près de la surface du bain, avec une quantité de matériau de traitement qui correspond à la totalité du bain, plutôt que dans la partie du bain où doit s'effectuer la réaction de traitement. Il en résulte l'apparition de bouillonnements et d fumées de réaction anormales. La présente invention vient franchir un pas décisif vers la solution des problèmes ci-dessus. La demanderesse a mis au point un fil gainé particulièrement intéressant notamment pour le traitement des bains métallurgiques (demande de brevet français nO 80 04 194). Ce fil comporte une gaine sertie sur elle-même, réalisable avec une section droite à méplats sensiblement parallèles (rectangle à petits côtés droits ou curvilignes). Il a été observé qu'avec ce fil, et un appa reil.particulier pour l'introduire dans le bain, on s'affranchit des problèmes de torsion et de profondeur de pénétration exposés ci-dessus. L'appareil proposé pour introduire un matériau de traitement dans un bain en fusion est du type dans lequel le matériau de traitement, présenté en fil gainé, enroulé sur une bobine, est débité par un dispositif d'entrainement pour entrer de manière commandée dans le bain métallurgique en fusion. Selon l'invention, le fil gainé présente une section droite à méplats sensiblement parallèles, et le dispositif d'entrainement comporte un groupe à moteur dwiniection de fil comportant des galets agencés pour coopérer avec-lesdits méplats du fil afin d'assurer en même temps une avance commandée du fil et un redressement de celui-ci sans engendrer de torsion du fait du dressage après son stockage à l'état enroulé Très avantageusement, le groupe à moteur d'injection de fil est placé à proximité immédiate du bain à traiter Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif d'entrainement comporte, en amont du groupe à moteur d'injection de fil, un trajet de guidage courbe sensiblement continu. Dans un mode de réalisation préférentiel, le groupe à moteur d'injection de fil comporte deux paires de galets, les deux galets de chaque paire étant disposés de part et d'autre du fil, en coopération de friction avec celui-ci, et deux au moins des galets, un dans chaque paire, sont motorisés et entrat- nés à la même vitesse périphérique. Avantageusement, les deux galets de la paire amont sont axés sensiblement sur une même perpendiculaire au trajet du fil, tandis que, dans la paire aval, le galet disposé du côté de la convexité du trajet de guidage en arc de cercle, est placé un peu en amont de l'autre. Dans un mode de réalisation intéressant, les deux galets disposés du côté de la convexité du trajet de guidage courbe sont portés par un chassis pivotant sur le bSti sur un axe situé côté amont, cet axe étant sensiblement dans un même plan que les axes des deux galets et ce plan étant sensiblement parallèle à la direction désirée du fil dans le grou- pe d'injection. De préférence, le chassies est mobile entre deux butées, à l'encontre de deux rappels élastiques opposés. En pratique, les deux rappels élastiques sont définis par des soufflets soumis à une pression de fluide. Dans un mode de réalisation particulier, le galet aval est porté par un second chåssis monté pivotant sur le premier châssis autour d'un axe placé cbté aval, et plus écarté du fil que l'axe de pivotement du premier chtssis, et la position angulaire du second ch ssis sur le premier est ajustable. Selon un autre aspect avantageux de l'in- vention, les deux galets moteurs sont de périphérie droite c'est-à-dire sans rainure tandis que chacun des deux galets fous comporte une rainure périphérique conformée selon la section droite du fil. De préférence, chacun des galet possède une périphérie traitée à haute résistance mécanique et à l'usure et traitée anti-glissement. Selon un autre aspect encore de l'invention, le trajet de guidage courbe sensiblement continu est précédé d'une goulotte de forme conique commençant par deux rouleaux situés de part et d'autre du fil et servant à guider celui-ci, avec débattement, par ses deux méplats. De son côté, la bobine débitrice est avantageusement freinée par rapport à la vitesse d'entrai- nement du fil par le groupe d'injection. D'autres caractéristiques et avantages de 1'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés pour illustrer à titre non limitatif un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, et sur lesquels : La Figure 7 illustre une vue d'ensemble schématique de l'appareil proposé Le Figure 2 illustre schématiquement un tambour dévidant un fil gainé enfermant une poudre de traitement, et présentant deux méplats sensiblement parallèles Les Figures 3A et 3B illustrent deux modes de réalisation différents de ce fil gainé La Figure 4 illustre en vue de dessus un mode de réalisation particulier de l'appareil selon l'invention La Figure 5 illustre de façon détaillée le groupe d'injection de fil faisant partie de l'appareil de la présente invention, en vue latérale ; La Figure 6 est une vue en coupe partielle suivant la ligne de coupe A-A de la Figure 5 ; et La Figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne de coupe B-B de la Figure 5. Sur la Figure 1 la référence BM définit un bain métallurgique, qui peut êre un bain d'acier fondu. Sur les Figures I et 2, on voit une bobine 15 qui débite un fil de traitement 10 gainé. Les Figures A et 3B font apparaître deux modes de réalisation de ce fil 10, qui enferme un matériau de traitement 11 dans une gaine 12 laquelle présente une section droite à méplats 13 sensiblement parallèle. Sur la Figure 3A, la section droite du fil est rectangulaire droite. Sur la Figure 3B, elle est également rectangulaire, les petits côtés du rectangle étant ici curvilignes. Un tel fil, résistant bien à l'écrasement, peut être réalisé de la manière décrite dans la demande de brevet nO 80 04 194 de VALL0UREC. Ce fil s'engage dans la première partie 20 d'un dispositif d'entraînement, cette première partie étant réalisée sous la forme d'une goulotte 230, supportée par des pieds 231 et 232. La goulotte 230 est de forme générale conique se restreignant vers aval, et commence par deux rouleaux 211 et 212 qui se font face de part et d'autre du fil 10, et l'enserrent à guidage en empêchant le fil 10 de vriller. Comme le montre la Figure 4, la largeur d'entrée de la goulotte est choisie suffisante pour permettre un débobinage convenable du fil 10 en sortie de la bobine 15, laquelle est solidaire d'un dispositif de freinage 16, qui peut être de type électrique. (Pour en limiter la longueur, la Figure 4 est coupée deux fois). A la sortie de la goulotte 230 le fil'lu s'engage sur un dispositif de guidage sensiblement continu, courbe en arc de cercle, comportant une pluralité de galets fous 221 à 226, de préférence régulièrement répartis. Eventuellement, les galets 221 à 226 peuvent être surmontés de contre galets 221' à 226' montés sur un contre-guide afin de parfaire le guidage et d'empecher tout vrillage intempestif du fil 10 avant son introduction dans le groupe moteur. A la sortie du dernier galet 226 du dispositif de guidage 20, le fil 10 se trouve presque vertical, et s'engage alors dans un groupe moteur 30, qui va injecter, c'est-à-dire introduire de façon continue le fil 10 dans le bain métallurgique BM, par exemple à travers un tube large 60 monté sous le plancher 25 qui supporte l'ensemble de l'appareil audessus du bain métallurgique et fait écran thermique. Une caractéristique importante du dispositif consiste ence que le fil après être passé dans le groupe moteur 30 qui a pour effet de dresser et d'entraîner ledit fil, ne subit plus de changement d'orientation avant de pénétrer dans le bain. Le groupe moteur 30 donne au fil 10 sa direction de pénétration dans le bain. En général, la pénétration se fera perpendiculairement au bain BM mais la pénétration peut aussi se faire de façon inclinée par rapport à la normale au bain. Ceci sera obtenu par adaptation du dispositif de guidage continu courbe à galets 221 à 226 et orientation du groupe moteur 30. Le trajet à parcouru par le fil entre la sortie du groupe moteur 30 et l'entrée dans BM sera par ailleurs construit pour être le plus court possible.Tout cela ainsi que la rigidité du fil 10 contribue à un guidage effectif du fil Jusqu'd sa pénétration dans le bain et même une fois immergé dans le bain. L'axe du dévidoir de la bobine 15 visible sur la Figure 4 peut être soit horizontal soit légèrement incliné par rapport à l'horizontal 150 soit vertical. Dans ce dernier cas le positionnement des bobines sur le dévidoir se fera plus aisément mais il faudra prévoir une distance suffisante entre le dévidoir et ltentrée 211 212 de la goulotte 230 afin d'éliminer l'effet de la torsion élastique lié à la rotation de 90Q du-fil sur lui-même. On st intéressera maintenant aux Figures 5 à 7, qui illustrent de manière détaillée le dispositif 30 de la Figure 1. Sur la Figure 5, le fil 10, qui arrive presque verticalement, s'engage à friction entre deux galets 311 et 321 (première paire de galets), puis entre deux galets 312 et 322 (deuxième paire de galets). Chacun de ces galets possède une périphérie traitée à haute résistance mécanique (traitement à 200 kg/mm2). Cette périphérie est de surcrott traitée anti-glissement, par galetage ou moletage, qui lui donne une structure rugueuse propre à mieux entraîner le fil 10. Le bti 300 du dispositif 30 supporte un moteur électrique d'entraînement 301, solidaire d'une poulie 302, qui entraîne une chaîne 310, laquelle après être passée sur une poulie de renvoi 303, vient s'engager sur d'autres poulies solidaires respectivement des galets 311 et 312. L'une de ces poulies, 305, apparaît sur laFigure 6, où l'on voit qu'elle est solidaire du galet 311 par l'intermédiaire d'un arbre 315. La Figure 6 montre également que les deux galets moteurs 311 et 312 sont de périphérie droite c'est-à-dire sans rainure. Au contraire, les deux autres galets, ici agencés en galets fous, portent sur leur périphérie une gorge (323 pour le galet 321), et cette gorge est conformée pour s'adapter à la section droite du fil 10. Les galets fous 321 et 322 sont supportés sur le bâti 300 par l'intermédiaire d'une structure mobile. On notera tout d'abord que les deux galets 311 et 321 de la pare amont sont axés - axes transversaux aux Figures - sensiblement sur une même perpendiculaire au trajet du fil 10. En revanche, dans la paire aval, constituée par les galets 312 et 322, le galet 322 qui se trouve disposé du côté de la convexité du trajet de guidage en arc de cercle 20 est placé un peu en amont de l'autre galet 312. Les deux galets 321 et 322 montés fous et disposés du côté de la convexité du trajet de guidage en arc de cercle 20 sont portés par un châssis 330, qui pivote sur le bâti 300, sur un axe 331 situé côté amont. Cet axe est sensiblement dans un même plan que les axes des deux galets 321 et 322,- et ce plan est sensiblement parallèle -à la direction désirée du fil en aval du groupe d'injection 30.Comme le montre la Figure 7, le chasse 330 est en pratique constitué d'une structure à deux flasques 330 et 330A, mobiles à pivotement autour de l'axe 331, sur le beti 300, ces deux éléments 330 et 330A du premier châssis étant rendus solidaires l'un de l'autre par l'axe 320 du galet 321, ainsi que par un autre axe 351 pla cé à l'opposé de l'axe 331. La Figure 5 fait apparaître que le premier châssis 330 est mobile entre deux butées ; à cet effet, le châssis 330 porte une saillie transversale 345, qui se déplace entre lOE butées définies par des têtes de filetage 346 et 347, ppartenant à des vis montées réglables sur le bSti 300. Par ailleurs, entre le flasque 342 solidaire du bai 300 et un flasque 332 solidaire du premier châssis 330 est monté un soufflet 341 soumis à une pression de fluide. De l'autre côté, et en opposition, le premier châssis 330 porte un autre flasque 333, et le bSti 300 porte également un autre flasque 343, entre lesquels est placé un deuxième soufflet 344 également soumis à pression de fluide. On réalise ainsi un rappel élastique qui peut être équilibré de manière commandée, de façon à ajuster l'effort d'application du galet 321 en friction sur le fil et le galet 311. De son côté, le galet fou aval 322, est ici porté indirectement par le premier chassis 330. Plus exactement, comme le montrent les Figures 5 à 7, un second châssis 350 est monté à pivotement sur l'axe 351 déjà cité, ce second châssis 350 étant lui aussi composé de deux flasques solidaires 350 et 350A. Le galet 322 est monté sur un axe solidaire de ces deux éléments de châssis 350 et 350A. Les mêmes éléments de chassies comportent (Figure 6) un arbre trensversal 355 traversé par un alésage dans lequel passe une tige 356, dont le filetage vient s'ancrer dans un filetage transversal homologue ménagé dans un arbre 357 monté à son tour entre les deux parties 350 et 350A du premier châssis.Enfin, entre l'axe de-pivotement 351 du second châssis 350 sur le premier 330 et le second chassies proprement dit est ménagé un dispositif 352 qui permet de caler de manière réglable l'écart entre l'axe 351 et l'axe du rouleau 322. De cette manière, on peut régler en jouant sur les cales 352 la position axiale du galet 322 par rapport au fil 10. De son côté, la tige filetée 356, qui possède une tête de manoeuvre, permet de faire varier la position du galet 322 transversalement au fil 10, et par là de produire un redressement de celui-ci sans torsion, de manière extrêmement précise, en compensant exactement la concavité résiduelle qui pourrait subsister du fait que le fil 10 a été préalablement enroulé sur une bobine. En assurant une relation convenable entre le freinage de la bobine débitrice 15, et l'avance du fil telle qu'elle est commandée parle moteur 301, on obtient une excellente injection commandée du fil de traitement 10 à l'intérieur du bain métallurgique BM. Le dispositif qui vient d'être décrit ne crée lors du dressage-entratnement aucune torsion supplémentaire dans le fil 10 à la sortie du groupe d'injection 30. De ce fait, le fil peut pénétrer régulièrement et profondément dans le bain métallurgique, sans que l'agrafage de sa gaine 12 ne se défasse, et l'on obtient donc ainsi une relation très précisément ajustable entre le débit de fil tel qu'il est commandé au niveau du groupe d'injection 30, et l'effet de traitement désiré à l'intérieur du bain. Par ailleurs, le groupe 30 d'injection se trouvant juste au-dessus du bain le fil 10 peut être utilisé jusqu'à l'extrême fin de la bobine sans perte de fil. EXEMPLE D'APPLICATION Diamètre des bobines : les différentes bobines suivantes peuvent être utilises, suivant les dimensions du fil - 2000 mètres 0 int. 600 - ext. 1100 largeur 320 Poids : 450 kg environ pour fil de Il x 6 - 1500 mètres 16 int. 600 - ext. 1250 isr 320 Poids : 600 kg environ pour fil de 16 x 7,5 - 2000 mètres 0 int. 400 - 0 ext. 750 largeur 250 Poids : 190 kg environ pour fil de 8 x 4 Longueur de la goulotte : 3,1 m, inclus les rouleaux guides à l'entrée. Nombre de rouleaux sur le trajet de guidage 5 rouleaux fous Freinage : un freinage de tension F = 30 M/kg freinage d'arrêt du dévidoir : 110 M/kg Taille des galets : # ext. 108 mm fond de gorge 100 mm Vitesse de défilement : 0 à 4 M/seconde Caractéristiques moteur : moteur asynchrone 3 cv - 705 tours/minute équipé d'un variateur de fréquence Distance entre 331 - 321 (entr'axe fixe) 150 mm ; effort de pression 600 kg Distance entre 351 - 322 : 160 mm + 20 mm ; effort de pression de 357 : 80 kg Par ailleurs, le dispositif est équipé d'un compte-tours permettant de contrôler la quantité de produits débités par pré-affichage (en rapport avec le diamètre des galets motorisés). Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée par le mode de réalisation décrit, et s'étend à toute variante conforme à son esprit. En particulier, on aura souvent avantage à utiliser deux bobines débitrices, susceptibles de fonctionner alternativement, avec la meme goulotte, qui peut être alors orientable. On pourra également envisager d'utiliser deux bobines et deux goulottes avec un ou deux jeux de galets d'injection, ce qui permet notamment d'effectuer plusieurs traitements à la fois dans le même bain. A côté de cela, l'invention recevra application non seulement pour le traitement de bain ferreux, mais également d'une façon très générale pour celui de bains liquides métallurgiques ou-non, ferreux ou non. La présente invention permet d'injecter un fil qui ne s'ouvre pas, et ne subit pas de vrillage ou torsion complémentaire lors de son dressageentraînement, et s'enfonce ainsi régulièrement en profondeur dans le bain à traiter . il en résulte en particulier que la réaction de traitement s'effectue sans le bouillonnement et la fumée que l'on constate dans le cas d'une introduction irrégulière de fil. L'invention peut aussi s'appliquer pour l'avance contrôlée de métal d'apport dans un bain de soudure, qui est de faible profondeur, mais où les conditions d'avance du fil de métal d'apport sont très critiques. REVENDICATIONS 1 - Appareil pour introduire un matériau de traitement (11) dans un bain en fusion, du type dans lequel le matériau de traitement, présenté en fil (10) gainé (12), enroulé sur une bobine (15), est débité par un dispositif d'entrainement (20, 30, 60) pour entrer de manière commandée dans le bain en fusion (BM), caractérisé, en combinaison, par le fait que le fil gainé (10) présente une section droite à méplats (ils) sensiblement parallèles, e-t que le dispositif dzentrat- nement comporte un groupe à moteur (30) d'injection de fil comportant des galets agencés pour coopérer avec lesdits méplats du fil afin d'assurer en mEme temps une avance commandée du fil et un redressement de celui-ci sans engendrer de torsion supDlémentaire après son stockage à l'état enroulé. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le groupe à moteur (30) d5injec- tion de fil est placé à proximité immédiate du bain à traiter (EN). 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif d'entraînement comporte, en amont du groupe à moteur (30) d'injection de fil, un trajet de guidage courbe (20), sensiblement continus 4 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le groupe à moteur (30) dwinjection de fil comporte deux paires de galets (311, 321 ; 312, 322), les deux galets de chaque paire étant disposés de part et d'autre du fil (10), en coopération de friction avec celui-ci, et que deux (311, 312) au moins des galets, un dans chaque paire, sont entrasses à la même vitesse périphérique. 5 - Appareil selon la revendication 4, caracté risé par le fait que les deux galets (311, 321) de la paire amont sont axés sensiblement sur une même perpendiculaire au trajet du fil (10), tandis que, dans la paire aval (312, 322), le galet (322) disposé du côté de la convexité du trajet de guidage courbe continu (20), est placé un peu en amont de l'autre (312). 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les deux galets (321, 322) disposés du côté de la convexité du trajet de guidage courbe continu (20) sont portés par un châssis (330) pivotant sur le bati (300) sur un axe (331) situé c8té amont, cet axe étant sensiblement dans un même plan que les axes des deux galets (321, 322) et ce plan étant sensiblement parallèle à la direction désirée du fil en aval du groupe d'injection (30). 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le châssis (330) est mobile entre deux butées (345, 346, 347), à l'encontre de deux rappels élastiques opposés (341, 344). 8 - Appareil selon la revendication 7, caracte- risé par le fait que les deux rappels élastiques (341, 344) sont définis par des soufflets soumis à une pression de fluide. 9 - Appareil selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le galet aval (322) est porté par un second chassis (350) monté pivotant sur le premier chassis (330) autour d'un axe (351) placé côté aval, et plus écarté du fil (10) que l'axe de pivotement (331) du premier chassies, et que la position angulaire du second chassies (350) sur le premier (330) est ajus- table (355 à 357). 10 - Appareil selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé par le fait que les deux galets moteurs (311, 312) sont de périphérie droite, tandis que chacun des deux galets fous (321, 322) comporte une rainure pé riphérique (323) conformée selon la section droite du fil (10). il - Appareil selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé par le fait que chacun des galets possède une périphérie traitée à haute résistance mé cnique., et traitée anti-glissement. 12 - Appareil selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que le trajet de guidage courbe sensiblement continu est précédé d'une goulotte (230) de forme conique commençant par deux rouleaux (211, 212) enserrant le fil (10) de part et d'autre. 13 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la bobine débitrice (ils) est freinée par rapport à la vitesse d'entraSnement du fil (10) par le groupe d'injection (30). 14 - Appareil selon l'une des revendications i à 13, caractérisé par le fait que le bain est un bain métallurgique.