Brevet FR2523302A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne une gaine pour une canne pyrométrique, destinés en particulier à être plongée dans un bain d'aluminium, de zinc, ou d'un de leurs alliages, en fusion. Les cannes pyrométriques destinées à être plongées dans un bain d'aluminium, de zinc, ou d'un de leurs alliages, doivent être munies d'une Sain. de protection de leur thermocouple, en raison de la réactivité élevée de cea métaux t de leurs alliages à leur température de fusion. C'est ainsi qu'on a déjà réalisé, pour cette application, des gaines en graphite et en carbure de silicium, ainsi que, pour d'autres métaux, dee gaines de protection en céramique.Ces différents types de gaines nécessi tent de nombreuses précautions d'emplois t en parti- culier, elles doivent être préchauffées avant leur nise en place, et elles doivent titre manipulées en évitant absolument de leur faire subir des chocs, car elles sont relativement fragiles.On a également réalisé pour la même application des gaines en fonte, qui nécessitent cependant d'être badigeonnées avec un produit à base de blanc d'Espagne chaque fois que la canne pyrométrique équipée de cette gaine doit être à nouveau plongée dans le bain, alin d'éviter une attaque trop rapide de la fonte par l'aluminium, le zinc ou l'un de leurs alliages en fusion Malgré toutes ces précautions, la durée d@ vie de ces g@i@es connues n'excède pas trois à quatre mois. La gaine pour une canne pyrométrique selon la présente invention n'offre aucun de ces inconvénients des gaines réalisées jusqu'à présent; elle est caractérisée on ce qu'elle est constituée @ssen tiellement par un matériau silico-calcaire qui contient un liant minéral, et qui a été autoclevé T soumis à un traitement thermique à une température d'au moins 500 C.De préférence, le matériau silicocalcaire, contenant un liant minéral, qui est utilisé pour constituer la gaine selon la présente invention, est obtenu à partir de l'une des compositions décrites dans la demande de brevet d'invention Ne 75.00 271 déposée le 6 Janvier 1975 par la Société date : CAPE BOARDS AND PANELS Ltd., ou bien ce matériau est celui constituant un panneau de construction selon cette demande de brevet d'invention. La gaine pour canne pyrométrique selon la présente invention offre les importants avantages suivants sur les gaines réalisées antérieurement pour les mêmes applications: elle ne nécessite pas d'être elle-même protégée, avant chaque immersion de la canne pyrométrique, par badigeonnage avec un produit déterminé. lle est très eu sensible aux chocs thermiques, si bien qu n'est pas nécessaire de préchauffer la canne munie de 0a gaine avant de la plonger dans le bain métallique; elle est également peu sensible aux chocs, ce qui facilite largement la manipulation de la gaine lors de son montage sur la canne pyrométrique, puis les diverses manipulations de cette dernière.Enfin, la gaine de protection selon la présente invention peut présenter une durée de vie supérieure a' une année. La présente Invention concerne également une canne pyrométrique équipée d'une gaine du type précédeflent défini et destinée & être plongée dans un bain d'aluminium, de zinc, ou d'un de leurs alliages, en fusion; cette canne pyrométrique Belon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une armature formée par un tube métallique, contre la paroi externe duquel est adaptée la gaine, et à l'intérieur duquel est logé le thermocouple; dans une forme de réalisation préférée, le tube métallique s'étend au-delà de l'extrémité ouverte de la gaine, et le manchon dont est muni le thermocouple est vissé dans l'extrémité filetée du tube, extérieure à la gaine. Cette canne pyrométrique selon la présente invention présente, en plus des avantages intrinsèques de la gaine dont elle est munie, qui ont été précédemment indiqués, une excellente rigidité et une bonne résistance mécanique, notanent aux chocs, gracie â son armature tubulaire métallique. La présente invention concerne enfin un procédé de fabrication d'une gaine du type précédemment indiqué. Â titre d'exemples, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, plusieurs iodes d'exécution de l'invention. La figure 1 est une vue en élévation d'une canne pyrosétrique équipée d'une gaine de protection selon la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue, on coupe par un plan vertical,d'un creuset rempli d'aluminium fondu, dans lequel sont plongés plusieurs types de cannes pyrométriques selon la présente invention. La canne pyrométrique 1, selon la présente invention, qui est représentée schématiquement sur les figures 1 et 2, est constituée de la façon suivante : elle comporte tout d'abord un tube métallique 2, par exemple en acier , par exemple d'un diamètre interne voisin de 21 n., ou même inférieur, et d'une longueur adaptée à celle de la canne pyrométrique à réaliser, cette longueur pouvant aller de 10 ci à 100 ci. Le tube 2 est ouvert au moins â son extrémité 2a, et muni à cet endroit d'un filetage, sur lequel peut titre vissé le manchon fileté 3 dont est pourvu habituellement le thermocouple (non représenté), logé & l'intérieur du tube 2.Contre la paroi externe du tube métallique 2 est adaptée une gaine 4 dont le diamètre interne correspond au diamètre externe du tube métallique 2, tandis que son diamètre externe est par exemple voisin de 45 mm. Dans l'exemple de réalisation considéré, la gaine 4 présente donc une section transversale cylindrique annulaire,et elle est fermée à son extrémité inférieure (sur la figure 1), tandis que son extrémité supérieure est ouverte et laisse passer l'extrémité correspondante du tube métallique 2 sur une longueur appropriée. Dans cette forme de réalisation préférée de l'invention, la gaine de protection 4 est constituée par l'un des matériaux définis dans la demande de brevet français Ne 75 00271 qui a déja été précédemment mentionnée. Il s'agit notamment du matériau silicocalcaire qui peut être obtenu à partir de la composition qui fait l'objet de la revendication 1 de cette demande de brevet français : cette composition contient un liant sinéral,apte à prendre à l'eau,qui contient un ou plusieurs des éléments suivants t liant du type silicate de calcium, ciment de Portland, ciment alumineux et ciment de laitier de haut-fourneau, et une matière fibreuse de renforcement, qui est exempte de fibresde d'amiante,et qui contient des fibres organiques ne fondant pas en-dessous de 1400C;; pour constituer la gaine de protection 4, le matériau obtenu & partir de cette composition est cependant autoclavé puis soumis, par exemple dans les conditions qui seront précisées ultérieurement, à un traitement thermique 9 une teipérature d'au moins 5000C, qui a donc pour effet de faire disparattre les fibres organiques ne fondant pas en-dessous de 140 C. On va maintenant décrire de façon détaillée un procédé de fabrication de la canne pyrométrique des figures 1 et 2 à partir d'un panneau de construction du commerce, qui a été fabriqué à partir de l'une des compositions décrites dans la demande de brevet 10 75 00271, notamment sous ses différents exemples. De tels.panneaux sont utilisés généralement pour l'isolation thermique. Ils peuvent cependant être sciés, perforés et plus généralement usinés sans difficulté. Pour fabriquer des gaines de protection selon la présente invention à partir d'un panneau du type qui vivent d'être défini, on découpe dans celui-ci, par exemple à la scie, des parallélépipèdes allongea, dont la section transversale et la longueur sont respectivement adaptées à celles de la gaine 4 à fabriquer. On arrondit ensuite au-tour la paroi latérale du parallélépipède allongé de façon à lui donner une forme cylindrique, par exemple d'un diamètre voisin de 45 mm, et l'on arrondit également l'une de ses bases, , destinée à constituer l'extrémité inférieure de la gaine 4, comme visible sur la figure 1. Avec une perceuse, on fore ensuite un canal axial borgne suivant l'axe de la pièce cylindrique, précédemment tournée, en partant de sa base plane; le canal borgne est creusé de façon & laisser une épaisseur de matière de plusieurs millimètres & l'extrémité arrondie de la pièce. Ensuite, on emmanche à frottement doux un tube d'acier de diamètre approprié, dans le canal borgne de la pièce, la longueur de ce tube métallique (2 sur les figures 7 et 2) étant suffisante pour qu'il s'étende au-delA de l'extrémité ouverte de la gaine; l'extrémité correspondante du tube 2 est filetée, comme on l'a déjà indiqué précédemment, pour permettre, aprs l'introduction du thermocouple à l'intérieur du tube 2, de visser le manchon fileté 3 dudit thermocouple sur ladite extrémité filetée du tube 2.On passe ensuite l'ensemble & l'autoclave, puis on le soumet à un recuit dans un four, dans lequel sa température est augmentée progressivement, par exemple de 50 C/heure, jusqu'à une température finale, voisine par exemple de 550-C, et en tout cas supérieure à 500 C, qui est maintenue pendant une durée appropriée. La gaine de protection pour canne pyrométrique selon la présente invention peut être fabriquée par d'autres procédés, à partir de lune des compositions définies et revendiquéesdans la demande de brevet N 75 00271. Elle peut aussi titre réalisée à partir d'un autre matériau silico-calcaire, qui contient un liant minéral, et qui a été autoclavé et soumis à un traitement thermique à une température d'au moins 500 C. La figure 3 montre un creuset 5 rempli d'aluminium fondu 6, dans lequel est immergée la canne pyrométrique selon la présente invention, qui a été désignée par 1 sur les figures 1 et 3. Cette sonde est montée "en balance", à une extrémité d'un levier 6, monté pivotant sur un support fixe 7, l'autre extrémité du levier 6 étant chargée par un contrepoids réglable 8; des tubes 9 et 10 servent à isoler électriquement et thermiquement les conducteurs qui permettent de raccorder le thermocouple (non repré- senté) à un circuit extérieur de mesure. Sur la partie droite de la figure 3, on a représenté une sonde 1a d'un type analogue, en montage fixe; un tube coudé unique, 9a, assure la sortie des conducteurs du thermocouple. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation précédemment décrites. Elle englobe toutes leurs variantes. Elle s'étend éga- lement à des gaines de rechange du type indiqué pour des cannes pyrométriques spécialement destinées à être plongées dans un bain d'aluminium, de zinc, ou d'un de leurs alliages. Elle s'étend également à la réalisation de cannes pyrométriques du type indiqué, comportant des armatures non tubulaires et non nécessairement métalliques; de telles armatures sont d'ailleurs matières à A option. REVENDICATTONS 1. Gaine pour une canne pyrométrique, destinée en particulier & titre plongée dans un bain d'aluminium, de zinc, ou dun de leurs alliages, en fusion, caractérisée en ce qu'elle est constituée essentiellement par un matériau silico-calcaire, qui contient un liant minéral, et qui a été autoclavé et soumis à un traitement thermique à une température d'au moins 5000C. 2. Gaine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente une section transversale cylindrique annulaire de diamètre externe voisin de 45 mm et de diamètre interne voisin de 21 mi. 3. Canne pyrométrique, équipée d'une gaine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une armature formée par un tube métallique (2), contre la paroi externe duquel est adaptée la gaine (4), et à l'intE- rieur duquel est logé le thermocouple. 4. Canne pyrométrique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tube métallique (2) s'détend au-delà de l'extrémité ouverte de la gaine (4), et que le manchon (2a) dont est muni le thermocouple est vissé dans l'extrémité filetée du tube (2), extérieure à la gaine (4). 5. Procédé fabrication d'une gaine selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on arrondit extérieurement un bloc parallélépipédique allongé du matériau silico-calcaire, on y fore un trou borgne de diamètre approprié, puis on soumet la gaine à un traitement en autoclave puis à un chauffage progressir, tel que sa température augmente par exemple de 50 degrés C par heure, Jusqu'à la température de 550 C, où elle est maintenue pendant une durée appropriée.