Brevet FR2555745A1 — publié le 19850531

Procédé, moule et dispositif incluant ledit moule pour prélever des échantillons dans un bain de métal en fusion, lequel métal, notamment de la fonte, est cassant à l'état solidifié. La présente invention concerne un procédé, un moule et un dispositif incluant ledit moule pour prélever des échantillons dans un bain de métal en fusion, lequel métal, notamment de la fonte, est cassant à l'état solidifié. Lors de la préparation de la fonte, il-est souhaitable de connaître certaines caractéristiques du métal fondu pour diriger en toute connaissance de cause le processus d'élaboration afin d'obtenir un produit possédant des caracteristiques prédétermines. A cette fin, on effectue des prélèvements dans le metal en fusion pour obtenir des morceaux de métal solidifiés destinés à être soumis à un certain nombre d'analyses, en particulier des analyses par spectroémission ou par fluorescence pratiquées sur un morceau de métal de relativement grandes dimensions (par exemple en vue de la détermination de la teneur du métal en silicium et/ou en manganèse, et/ou en phosphore, et/ou en soufre) et des analyses chimiques par combustion pratiquées sur des morceaux calibrés de relativement petites dimensions correspondant à un poids prédéterminé de métal (par exemple en vue de la détermination de la teneur en carbone et soufre, ou de la teneur en carbone seul). L'invention a essentiellement pour but de proposer, d'une part, un procédé permettant une automatisation aussi complète que possible des opérations devant être effectuées depuis le prélèvement de métal fondu jusqu'aux analyses sus indiquées ; d'autre part, un moule de prélèvement de métal en fusion agencé de façon particulière pour faciliter l'obtention ultérieure, au cours du susdit procédé, des morceaux de relativement petites et de relativement grandes dimensions ; d'autre part enfin, un dispositif de prélèvement de métal en fusion faisant usage du susdit moule, pour la mise en oeuvre du procédé précité. Dans ce contexte, un premier aspect de l'invention se rapport à un procédé pour prélever des échantillons dans un bain de métal en fusion, lequel métal, notamment de la fonte, est cassant à l'état solidifié, qui se caractérise en ce que - on prélève un échantillon de métal en fusion dans un moule comprenant une poche avec un canal de raccordement à un tube et une chambre prolongeant la poche latéralement au moins sur une partie du pourtour de celle-ci, cette chambre ayant une épaisseur inférieure à celle de la poche mais suffisante pour assurer un bon remplissage de cette chambre (étape A) - on laisse durcir le métal dans le moule, puis on procède au démoulage pour obtenir un échantillon comportant une partie épaisse bordée, au moins sur une portion de son pourtour, par une partie plus mince (étape B) - on sépare l'une de l'autre les parties épaisse et mince (étapes C, D) - on broye la partie mince ou les morceaux de partie mince (étape G) et on recueille les morceaux ayant des dimensions prédéterminées (étape H) - et on procède à des analyses sur lesdits morceaux de grosseur prédéterminée (Etape I), tandis que la partie épaisse est utilisée, d'une façon en soi connue, pour d'autres types d'analyse (étape F). Avantageusement ! on utilise une presse pour séparer les parties épaisse et mince de l'échantillon. Pour que les analyses sus indiquées puissent être valablement effectuées, il est souhaitable que les morceaux de grosseur prédéterminée possèdent une granulométrie comprise entre 0,5 et 1 mm-ét/ou aient un poids prédéterminé, notamment compris entre 0,8 et 1,1 g. D'une façon avantageuse, dans le cas où la granulométrie est sensiblement constante, les morceaux sont chargés dans un récipient de volume intérieur prédéterminé pour correspondre à une masse fixée de matière. De préférence, l'échantillon de métal est conformé de manière telle que la partie mince de l'échantillon entoure totalement la partie épaisse et forme une collerette: il est ainsi particulièrement facile de séparer, à l'aide d'une presse, la partie mince, brisée en morceaux au cours de l'opération, de la partie épaisse conservée telle quelle. Un second aspect-de l'invention se rapporte aux moyens permettan-t de mettre en oeuvre le procédé susmentionné, et plus particulièrement à un moule pour le prélèvement de métal dans un bain de métal en fusion, comprenant une poche et une chambre formant prolongement de la poche avec une épaisseur inférieure à celle de la poche mais suffisante pour assurer un bon remplissage de cette chambre avec du métal en fusion, un canal de remplissage débouchant dans la poche ou la chambre, qui se caractérise en ce que la chambre s'étend radialement sur la totalité du pourtour de la poche. Dans un mode de réalisation, la chambre s'étend à environ mi-hauteur de la poche. Dans un autre mode de réalisation, la chambre s'étend au niveau de l'une des faces de base de la poche. De préférence, l'épaisseur de la chambre est ?'en- viron 3 mm alors que celle de la poche est d'environ 10 mm. Sous ce meT aspect, l'invention se rannort L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains de ses modes de réalisation, donnés uniquement à titre illustratif, sans caractère limitatif. Dans cette description, on de réfère aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma illustrant de façon très simplifiée, la succession des étapes du procédé conforme à l'invention - les figures 2 et 3 montrent, en perspective, respectivement deux échantillons de métal utilisés dans le procédé de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue schématique partielle, en coupe diamétrale, d'un dispositif de prélèvement de métal en fusion agencé conformément à l'invention ;; - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques, en coupe diamétrale, respectivement de deux variantes de moule utilisables dans le dispositif de la figure 4 - la figure 7 est une vue schématique partielle, en coupe diamétrale,d'une variante du dispositif de la figure 4 - les figures 8 et 9 sont des vues schématiques en coupe diamétrale, respectivement de deux variantes d'un autre mode de réalisation de moule utilisables dans le dispositif des figures 4 ou 7 ; et - la figure 10 est une vue schématique,partielle en coupe diamétrale, d'encore un autre mode de réalisation du dispositif de la figure 4. On se réfèrera tout d'abord à la figure 1 pour décrire les différentes étapes du procédé de l'invention. A l'étape A, du métal en fusion 1, tel que la fonte en fusion, contenu dans un creuset ou autre récipient analogue 2 est prélevé à l'aide d'un dispositif de prélèvement 3 qui sera décrit de façon détaillée plus loin. Ce dispositif de prélèvement 3 est équipé, d'une façon en soi connue, d'un moule recevant le métal fondu, lequel moule sera décrit de façon détaillée ultérieurement. Pour le moment, il n'est besoin que de savoir que le moule est conformé pour fournir, après démoulage (étape B), un échantillon 4. L'échantillon 4 présente une forme générale discoidale,avec une partie épaisse centrale 5 ceinturée par une partie mince annulaire 6 en forme de collerette. La collerette peut être située à la base de la partie épaisse (échantillon 4 représenté à la figure 2) ou à mi-distance des faces planes principales (échantillon 4' représenté à la figure 3).Dans un exemple typique, la partie épaisse a une épaisseur d'environ 6 à 7 mm et un diamètre de l'ordre de 32 à 35 mm, alors que la partie mince a une épaisseur d'environ 3 mm et un diamètre de l'ordre de 45 à 48 mm, soit une épaisseur totale de l'ordre de 10 mm. L'échantillon ainsi obtenu est ensuite (étape C) placé sur un support tubulaire vertical 7, la collerette 6 étant en appui sur l'extrémité du support tubulare,et la partie épaisse-étant engagée dans l'évidement central 9 du support qui possède un diamètre légèrement supérieur à celui de la partie épaisse de l'échantillon. Un poinçon 9, ayant un diamètre légèrement inférieur à celui de l'évidement central 8, est alors abaissé sous l'action d'une presse (non représentée). L'échantillon 4 étant constitué en un métal cassant tel que de la fonte, la collerette 6 se brise (étape D) et les morceaux 10 de tailles diverses tombent, à l'extérieur du support 7, sur un plan incliné 11 les dirigeant dans un creuset de récupération 12. Simultanément, la partie épaisse 5 tombe dans l'évidement central 8 du support 7, puis est dirigée sur une machine à surface 13 (étape E), et enfin soumise à des analyses (étape F), notamment par spectroémission ou par fluorescence, par exemple en vue de la dntermina- tion de la teneur du métal en silicium et/ou en manganèse et/ou en phosphore et/ou en soufre. Les morceaux 10 contenus dans le creuset 12 sont ensuite soumis à une action de broyage (étape G) à l'aide par exemple d'un marteau pneumatique 14, puis le contenu du creuset 12 est tamisé (étape H). L'opération de tamisage est double : un tamis 15 à grosses mailles retient les morceaux de trop grosses dimensions, tandis qu'un tamis 16 à petites mailles (agencé sous forme de bande transporteuse) laisse passer les morceaux trop fins (poudre) et retient les morceaux de grosseur moyenne correspondant à des dimensions prédéterminées, par exemple une granulométrie de 0,5 à 1 mm. Les morceaux retenus sont alors versés dans un godet 17 de manière à obtenir un poids donné (par exemple de 0,8 g à 1,1 g) de matériau ayant la granulométrie susindiquée. Si la granulométrie est relativement constante pour tous les morceaux, il est possible d'utiliser des godets 17 ayant un volume intérieur connu correspondant à un poids d'environ 1 g de matériau lorsque remplis à ras (dosage à la chargette). Le contenu du golet 17 est ensuite utilisé à des fins d'analyse (étape 1) portant sur une quantité prédéterminée (1 g) de matériau, notamment analyses chimiques par combustion, par exemple en vue de la détermination de la teneur en carbone et en soufre ou de la teneur en carbone seul. A la figure 3 est représenté (partiellement) un dispositif 18 pour le prélèvement d'échantillon dans un bain de métal en fusion. Ce dispositif comporte, d'une façon en soi connue, une enveloppe tubulaire cylindrique 19 en carton déshydraté à une extrémité de laquelle est fixee une tête de moulage 20 en sable de fonderie ou en céramique moulée. La tête de moule 20 est traversée par un canal de remplissage diatral 21 (par exemple de 10 mm de diamètre) communiquant en son milieu avec un conduit axial 22 (par exemple de 10 à 15 mm de diamètre) débouchant dans un moule 23, lequel moule 23 est noyé dans un remplissage de ciment 24 dans un évidement 25 creusé axialement dans la paroi frontale 26 de la tête de moulage 20. Le moule 23 comprend une poche 27 de forme générale discoldale ayant un diamètre de l'ordre de 35 mm et une hauteur de l'ordre de 10 mm, prolongée radialement par une chambre latérale 28 ayant un diamètre de l'ordre de 45 mm et une hauteur de l'ordre de 3 mm. Comme représenté à la figure 4 (ainsi d'ailleurs que pour les moules des figures 5 et 6), la chambre latérale 28 est située au niveau de la base de la poche 27. Le moule 23 peut être constitué par une pièce 29 comportant l'empreinte femelle (poche et chambre), obtenue par dçcolletaqe, forgeage à froid ou frittage, obturée par une plaque 30 perce d'un orifice axial 31 (par exemple d'environ 6 mm de diamètre) communiquant avec le conduit axial 22. Bien entendu, de nombreuses variantes sont possibles pour constituer le moule. Par exemple, le moule 32 représenté à la figure 5 possède un corps 33 obtenu par emboutissage, pour former l'empreinte femelle, ferméeavec une plaque 30 analogue à celle du moule 23. Le moule 34 représenté à la figure 6 est constitué par un empilement de plusieurs plaques non perforées ou perforées axialement (ou rondelles) possédant des perforations de diamètres variables appropriés pour définir ensemble l'empreinte femelle recherchée. Une plaque de fond pleine 35 est surmontée d'une plaque perforée ou rondelle 36 ayant une épaisseur de l'ordre de 7 mm avec une perforation de l'ordre de 35 mm de diamètre. Elle est, elle-même, surmontée d'une plaque perforée ou rondelle 37 plus mince (de l'ordre de 3 mm d'épaisseur) avec une ouverture d'environ 45 mm. Enfin, une plaque de dessus 30 ferme la poche, la plaque 30 étant munie de l'ouverture 31 d'arrivée du métal en fusion. A la figure 7, le dispositif 38 est agencé d'une façon générale de la même manière que le dispositif 18 de la figure 4 (sur la fig. 7, les mêmes références numériques ont été conservées pour désigner les organes identiques à ceux de la fig. 4), à l'exception du moule 39 qui, ici, comporte un corps de moule 40 en matériau céramique possédant un premier alésage d'un diamètre d'environ 35 mm sur une longueur d'environ 7 mm et un second alésage, axial et consécutif au premier, d'un diamètre d'environ 45 mm sur une longueur d'environ 3 mm. Une plaque de fond 41 et une plaque de dessus 42, percée dflln orifice de coulée 43, ferment le moule. A la figure 10, encore un autre dispositif 44 comporte, à l'extrémité d'un tube en carton déshydraté 19, une tête de moulage 45 en sable de fonderie ou en céramique moulée renfermant un moule 46 disposé verticalement, c est-à-dire que son axe s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe du tube 19. Le moule 46 est constitué sensiblement comme le moule 39 du dispositif 38 de la fig. 7 ; autrement dit, il comprend un corps de moule 47, par exemple en céramique, fermé par deux plaques pleines 48, 49. Une ouverture 50 pour la coulée du métal en fusion est percée radialement dans le corps de moule 47 et communique avec un conduit 51 de remplissage. Enfin, les figures 8 et 9 présentent deux modes de réalisation de moule à collerette centrale, dont la constitution dérive directement de celle des moules 23 de la fig. 4 et 32 de la fig. 5. A la figure 8, le moule 52 est constitué par la réunion de deux coquilles 53 obtenues chacune par décolletage, forgeage à froit ou frittage, avec formation d'un évidement central d'environ 35 mm de diamètre et environ 7 mm de profondeur et un évidement latéral d'environ 45 mm de diamètre et environ 1,5 mm de profondeur. L'une des deux coquilles est percée d'un orifice 54 pour la pénétration du métal en fusion. De même, à la figure 9, le moule 55 est constitué de deux coquilles 56 obtenues par emboutissage dans les mêmes conditions que la pièce 33 du moule 32 de la fig. 5, l'une des coquille étant munie d'un orifice 57. Des moules analogues pourraient bien entendu être obtenus sur le modèle du moule 34 de la fig. 6, du moule 39 de la figure 7 ou du moule 46 de la figure 10. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour prélever des échantillons dans un bain de métal en fusion, lequel métal, notamment de la fonte, est cassant à l'état solidifié, caractérisé en ce que - on prélève un échantillon de métal en fusion dans un moule comprenant une poche avec un canal de raccordement à un tube et une chambre prolongeant la poche latéralement au moins sur une partie du pourtour de celle-ci, cette chambre ayant une épaisseur inférieure à celle de la poche mais suffisante pour assurer un bon remplissage de cette chambre (étape A) - on laisse durcir le métal dans le moule, puis on procède au démoulage pour obtenir un échantillon comportant une partie épaisse bordée, au moins sur une portion de son pourtour, par une partie plus mince (étape B) - on sépare l'une de l'autre les parties épaisse et mince (étapes C, D) ;; - on broye la partie mince ou les morceaux de parties mince (étape G) et on recueille les morceaux ayant des dimensions prédéterminées (étape H) - et on procède à des analyses sur lesdits morceaux de grosseur prédéterminée (étape I), tandis que la partie épaisse est utilisée, d'une façon en soi connue, pour d'autres types d'analyses (étape F). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une presse pour séparer les parties épaisse et mince de l'échantillon. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les morceaux de qrosseur prédéterminée possèdent une granulométrie comprise entre 0,5 et 1 mm. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les morceaux de grosseur prédéterminée sont recueillis pour présenter une quantité de matière ayant un poids prédéterminé , notamment compris entre 0,8 et 1,1 g. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans le cas où la granulométrie est sensiblement constante, les morceaux sont chargés dans un récipient de volume intérieur prédéterminé pour correspondre à une masse fixée de matière. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie mince de l'échantillon entoure totalement, la partie épaisse et forme une collerette. 7. Moule (23, 32, 34, 39, 46, 52, 55) pour le prélèvement de métal dans un bain de métal en fusion, comprenant une poche (27) et une chambre (28) formant prolongement de la poche avec une épaisseur inférieure à celle de la poche mais suffisante pour assurer un bon remplissage de cette chambre avec du métal en fusion, un canal de remplissage (31, 43, 50, 54, 57) débouchant dans la poche ou la chambre, caractérisé en ce que la chambre (28) s'étend radialement sur la totalité du pourtour de la poche (27). 8. Moule selon la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre s'étend à environ mi-hauteur de la poche (moules 52, 55). 9. Moule selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chambre s'étend au niveau de l'une des faces de base de la poche (moules 23, 32, 34, 39, 46). 10. Moule selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de la chambre est d'environ 3 mm alors que celle de la poche est d'environ 10 mm. 11. Dispositif (18, 38, 44) pour prélever un échantillon dans un bain de métal en fusion, notamment de fonte en fusion, comprenant une enveloppe tubulaire(l9), notamment en carton déshydraté, dans lequel est losée, à une extrémité, une tête de moulage (20, 45) comportant un moule avec une poche prolongée d'une chambre latérale de plus faible épaisseur et reliée à un tube débouchant à l'extérieur, l'extrémité du tube, et éventuellement de l'enveloppe, étant destinée à être plongée dans un bain de métal en fusion pour assurer le remplissage du moule, caractérisé par le fait que le moule est constitué selon l'une quelconque des revendications 7 à 10.