Brevet FR2532208A1 — publié le 19840302

APPAREIL DE DETECTIOG DE L'APPARITION DE LAITIER DANS LES JETS DE COULER La présente invention a essentiellement pour objet un appareil de détection de l'apparition de laitier dans les jets de coulée, notamment d'un acier ou alliage, alors que chaque jet de coulée s'écoule à l'intérieur d'un tube protecteur. On sait que notamment dans les nouveaux procédés de coulée continue des aciers ou alliages, les jets de métal en fusion s'écoulant entre la poche de coulée et le répartiteur, sont de préférence entourés de tubes protecteurs réalisés en matériau réfractaire, qui ont pour fonction d'éviter les conséquences de phénomènes d'oxydation qui entraîneraient la formation d'inclusion solide dans le répartiteur. On sait en outre que la présence de ces tubes protecteurs présente l'inconvénient de rendre invisible le jet de coulée, de sorte qu'il n'est plus possible de détecter visuellement le moment où l'apparition de laitier dans le jet de coulée traduit la fin d'une charge. Pour détecter l'arrivée du laitier dans le jet de coulée, malgré la présence du tube protecteur, on a déjà proposé d'utiliser une bobine électromagnétique couplée avec le jet, dont on détecte les variations d'impédance qui se produisent lorsque le laitier remplace le métal dans le jet de coulée, le laitier étant d'une manière générale moins conducteur que le métal. Dans un appareil connu, la bobine est disposée à côté du tube protecteur. Elle comporte une pluralité de spires en disposition cylindrique sur un axe perpendiculaire au jet de coulée. Mais cet appareil s'est révélé décevant. On a constaté en particulier que l'on obtient des résultats discordants qui paraissent devoir être attribués à des facteurs perturbateurs comme la présence de vibrations créées par le passage des jets de coulée. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients de la technique antérieure en proposant une solution qui permette de détecter en toute sécurité, avec une grande sensibilité et une bonne fiabilité, l'apparition de laitier dans le jet de coulée malgré la présence du tube protecteur. Cette solution consiste, selon la pésente invention, en un appareil de détection de l'apparition de laitier dans les jets de coulée du type précédemment décrit, c'est-à-dire comprenant un dispositif de détection de variations d'impédance d'une bobine électromagnétique en position de couplage avec le jet, et caractérisé selon la présente invention en ce que ladite bobine comporte une pluralité de spires conductrices enroulées autour d'un tube -protecteur entourant le jet, avantageusement coaxialement à ce tube. L'utilisation d'une bobine en disposition annulaire autour du jet de coulée apporte une symétrie qui évite les distorsions observées avec les dispositifs connus antérieurement. On a aussi observé une plus grande précision de fonctionnement, qui pourrait être due à une moins grande influence des irrégularités du cône formé à l'arrivée du laitier, plus propice au centre du jet qu'à son pourtour. Dans ses formes de mise en oeuvre préférées, l'invention met à profit la présence du tube protecteur entourant le jet de coulée pour obtenir divers autres avantages de conception et de fonctionnement. Ainsi, il est avantageux de prévoir de monter la bobine électromagnétique sur une structure support fixée sur le tube protecteur et centrée par rapport à lui par des moyens mécaniques. Le corps de la bobine électromagnétique est avantageusement réalisé en matériau thermiquement isolant et disposé concentrique extérieurement au tube protecteur, mais espacé de celui-ci, et selon un mode de réalisation préféré, l'appareil comprend aussi des moyens de circulation d'un fluide de refroidissement, tel que de l'air, à l'intérieur d'un kolatier enveloppant l'ensemble des. spires autour de la bobine. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront clairement à la lumière de la description explicative de l'invention réalisée en référence aux dessins dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe verticale partielle de l'appareil de détection selon la présente invention, disposé entre la poche de coulée et le répartiteur, ce dernier n'étant pas représenté la figure 2 est une vue en coupe selon la flèche II de la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe selon la -flèche III de la figure 1. En référence à la figure 1, on. a représenté en coupe partielle le fond 1 d'une poche 2 de coulée munie d'une busette à tiroir. Le fond 1 comporte une ouverture 3 en dessous de laquelle se trouve un dispositif d'obturation formé par une plaque mobile 4 qui se déplace horizontalement entre le fond 1 -et une plaque fixe 5 comportant également une ouverture 6 essentiellement coaxiale à l'ouverture 3. C'est par ces ouvertures que tombe le jet de coulée, que l'on peut interrompre en fermant le dispositif d'obturation. Comme connu en soi, un tube protecteur 7 est disposé en dessous des ouvertures 3, 6, sensiblement coaxia lement -à celles-ci, en vue de protéger le jet de coulée, en limitant les contacts avec l'air qui provoquent une oxydation de l'acier ou alliage sortant de la poche de coulée. L'extrémité supérieure du tube 7 forme une couronne 8 et à ce niveau, le passage axial s'évase légèrement pour venir se positionner sur un cône de centrage 9 de forme complémentaire, solidaire de la plaque fixe 5. Selon la présente invention, en vue de détecter la fin d'une coulée par l'apparition de laitier dans le jet, on prévoit un appareil de détection 10 du typera courant de Foucault et détection de vari-ations d'impédance, comportant une bobine électromagnétique 12 comprenant une pluralité de spires. Ces spires sont enroulées en disposition annulaire autour du tube protecteur 7, à l'extérieur de celui-ci et coaxialement à lui, comme on le voit bien à la figure 1. On observera que la bobine 12 a ses extrémités 10a, 10b, connectées de façon à former partie intégrante d'un pont différentiel 14 par lequel passe en permanence un courant alternatif d'une fréquence prédéterminée. Ainsi, il suffit de détecter l'apparition d'un déséquilibre dans le pont différentiel 14, dû à une variation d'impédance de la bobine 12 provoquée notamment par la variation de la conductivité des constituants du jet lorsque le laitier succède à l'acier ou autre métal ou alliage, pour détecter ainsi l'apparition du laitier et arrêter alors la coulée par déplacement de la plaque mobile 4, de manière à obturer l'ouverture 3. Conformément à la réalisation préférée qui est illustrée par les figures, les spires conductrices de la bobine 12 sont enroulées sur un corps support 16 qui est réalisé en un matériau réfractaire thermiquement isolant pour protéger les spires de la chaleur du jet de coulée. Ce corps comporte une paroi cylindrique 19, du côté interne de la bobine qui se place verticalement autour du tube 7 à une distance ménageant un espace annulaire 18 entre le tube et la bobine. Il comporte aussi deux plaques annulaires horizontales 13 et 15, qui encadrent l'ensemble des spires et qui sont réalisées d'une seule pièce avec la paroi 19 à ses deux extrémités. Des entretoises 25, sous forme de colonnettes en matériau réfractaire joignant les deux plaques 13 et 15, sont réparties autour de l'axe de l'appareil-à l'extérieur de l'ensemble de spires. Le corps 16 de la bobine est complété par deux couronnes métalliques 21 et 22 entre lesquelles il est enserré. Ces couronnes doublent ext.érieurement les plaques 13 et 15 du corps réfractaire 16 et elles sont reliées entre elles par des tirants 24. Par ces couronnes la bobine est montée dans une structure support 17 qui porte également le tube 7. Ainsi, la couronne supérieure 21 est prolongée vers le haut par deux portées diamétralement opposées 26 et 27 qui assurent la fixation sur le tube protecteur 7 à l'aide d'une bague intercalaire 28, à contour extérieur carré (figure 2). A l'opposé de la bobine, la couronne inférieure 22 porte une autre bague annulaire 30, en direction axiale qui est reliée par des entretoises 31 et 32, à des arceaux 33 et 34, eux-mêmes fixés, d'une part à des bras radiaux 35 et 36 respectivement à leur extrémité supérieure, et d'autre part, vers le bas, à un anneau 38 concentrique extérieurement au tube protecteur 7. Cet anneau contribue à assurer un positionnement correct de la bobine coaxialement au jet en guidant la structure support 17 à- cette extrémité autour du tube 7, tandis qu'à l'extrémité supérieure, les bras 35 et 36 sont liés rigidement à la bague 26 et 27 respectivement, et donc au tube 7 par la pièce 28. Par ailleurs, l'appareil selon l'invention comprend des moyens de circulation forcée d'un fluide de refroidissement, ici de l'air au voisinage des spires 12 de la bobine. A cet effet les spires sont enveloppées par un bottier extérieur cylindrique 20, en deux parties fermées l'une sur l'autre par des verrous à pince 37 et 39 (figure 3). A l'intérieur du boîtier 20 un tube distributeur 42, orienté verticalement et percé d'orifices répartis sur toute sa hauteur , injecte l'air qui lui arrive d'une conduite 40 d'alimentation en fluide de refroidissement, comme le montre la flèche F. La sortie du fluide de refroidissement s'effectue tout autour du boitier 20, en haut et en bas, le contact avec le corps support de bobine 16 n'étant pas étanche. Enfin, on observera que le tube protecteur 7 est supporté comme connu en soi par un système de fourche 44, combiné avec des tourillons 46 montés dans la pièce intercalaire 28, laquelle est engagée sous un épaulement formé par la couronne supérieure 8 du tube 7. Par la pièce 28 et la structure 17, le même système de fourche porte donc aussi l'appareil de détection, et la bobine est de ce fait automatiquement mise en place en même temps-que le tube 7, bien centrée sur le jet de coulée. Le fonctionnement de l'appareil de détection est aisément compréhensible pour un homme du métier à la lumière de la description qui précède. On précisera cependant qu'il est préférable d'alimenter la bobine 12 avec un courant ayant une fréquence comprise entre 0,5 et 5 kHz, de préférence environ 1 kHz, qui permet l'obten- tion de la meilleure sensibilité au centre, notamment lorsque le tube protecteur 7 est en matériau conducteur, comme c'est le cas lorsqu'il est réalisé en alumine graphitée. Le nombre de spires de la bobine 12 n'est pas critique ; il est par exemple de 50. Ces indications ne sont nullement limitatives, pas plus que les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Cette dernière englobe par ailleurs tous les moyens constituant des équivalents technigues des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1. Appareil de détection de l'apparition de laitier dans un jet de coulée, notamment d'un acier ou alliage, alors que ce jet de coulée s'écoule à l'intérieur d'un tube protecteur (7) comprenant un dispositif de détection (10) de la variation d'impédance d'une bobine électromagnétique (12) en position de couplage avec le jet, caractérisé en ce que ladite bobine (12) comporte une pluralité de spires enroulées autour du tube protecteur (7), avantageusement coax-ialement à celui-ci. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les spires de la bobine (12) sont disposées à l'intérieur d'un corps annulaire (16) par lequel la bobine est montée concentrique extérieurement au tube protecteur (7), mais espacée de celui-ci. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation et de centrage de la bobine sur le tube protecteur (7) du jet de coulée 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent une structure support (17) liée rigidement à des couronnes annulaires (21, 22) enserrant la bobine en haut et en bas de celleci, ladite structure (17), au niveau de la couronne supérieure (21), étant fixée sur ledit tube protecteur (7) à l'aide d'une bague intercalaire annulaire (28). 5. Appareil selon la revendicatin 4, caractérisé en ce que ladite structure support (17) comprend des arceaux (33, 34) se prolongeant en dessous de la bobine et portant à leur extrémité inférieure un anneau (38) de guidage concentriquement au tube protecteur (7). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (40, 42) de circulation d'un fluide de refroidissement, tel que de l'air, à l'intérieur d'un boitier protecteur (20) enveloppant l'ensemble de spires de la bobine (12). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps de bobine (16) est réalisé en un matériau réfractaire thermique- ment isolant au moins dans une paroi verticale annulaire (19) séparant les spires (12) du tube (7). 8. Dispositif de coulée métallique, comportant un appareil de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un système de fourche pour porter l'appareil en même temps que le tube (7), ce dernier comportant des moyens (8, 9) de centrage sur l'axe du jet sous le fond (1) d'une poche de coulée.