Brevet FR2594850A1 — publié le 19870828

-4- PRODUIT COMPOSITE A ENVELOPPE TUBULAIRE, CONTENANT UNE MATIERE COMPACTEE, POUR LE TRAITEMENT DES METAUX LIQUIDES, ET PROCEDE DE REALISATION DE CE PRODUIT. Le produit composite à enveloppe tubulaire ainsi que son procédé de réalisation, qui font l'objet de l'invention, concernent le traitement des métaux liquides et en particulier des aciers liquides. Des produits composites pour de telles applications sont déjà connus, en particulier par les documents ci-après. Les figures 1, la à lf et 2 de la présente demande permettent de mieux comprendre les caractéristiques de ces produits connus. Figure 1: procédé connu de formage d'un produit composite. Figures la à lf: stades de formage successifs du produit composite par le procédé de la figure 1. Figure 2: tronçon de produit composite connu obtenu par le procédé de la figure 1. Le brevet français No. 2 476 542 décrit un procéd& de réalisation d'un produit composite tubulaire qui s'applique en particulier à l'intro- duction d'additifs dans des bains métalliques tels que des poches contenant de l'acier liquide ou des répartiteurs pour la coulée con- tinue. Ce produit composite tubulaire comporte une enveloppe à l'intérieur de laquelle se trouve une matière qui est une poudre compactée. Dans le cas du traitement de l'acier, cette poudre peut par exemple contenir du calcium. Ce document décrit un procédé de réalisation de ce produit. Il con- siste à préparer une enveloppe tubulaire remplie de la poudre qu'on se propose de compacter puis à diminuer la section droite du produit, à périmètre sensiblement constant. Ainsi, la poudre est compactée sur place tout en lui assurant un excellent maintien. Le même document -2- décrit un mode particulier de réalisation de ce produit. Ce mode particulier est décrit de façon plus détaillée dans la demande de brevet européen No. 34 994 et en particulier par les figures 1 et la à lf qui sont reproduites dans la présente demande. Comme on le voit sur la figure 1, un rouleau (10) délivre une bande métallique (101) à une chaine de formage continu à froid. Une première série (11) de galets de formage (110-115) commence à déformer la bande en lui donnant un profil creux (102) au point (a), figure la. Au point (b), figure lb, la bande a une section droite en forme de gouttière (103), ses deux bords (116,117) étant conformés pour pouvoir ultérieurement s'attacher l'un à l'autre. Au point (c), figure lc, une buse distributrice (120) remplit la gouttière (103) par la matière pulvérulente de traitement (105). De préférence, un moyen râcleur (125), figure ld, égalise le niveau. Une deuxième série (13) de galets (130-135) poursuit le formage. Ces galets rapprochent les bords (116,117) et les agrafent au point (e), figure le, puis, de préférence, sertissent la liaison ainsi formée en écrasant le joint des deux bords au point (f), figure lf. Une troisième série (14) de galets (140-145) déforme l'enveloppe sans allongement axial notable en réalisant une diminution de section, à périmètre constant, la section obtenue présentant deux zones aplaties parallèles comme on le voit dans le cas du tronçon (108) représenté figure 2. Ce produit a approximativement une forme rectangulaire à petits côtés arrondis. De préférence, la réduction de section effectuée est de l'ordre de % au moins. L'expérience montre que le produit ainsi décrit donne le plus souvent des résultats satisfaisants. Sa section aplatie le rend particuliè- rement apte à être enroulé sur un tambour puis déroulé au moment de son introduction dans un bain métallique. Cependant, du fait de cette section aplatie, le produit n'est pas aussi rigide que s'il avait une section circulaire. Cette rigidité peut être insuffisante pour l'introduction du produit en profondeur dans certains bains métalliques de forte densité surtout si ceux-ci sont recouverts par un laitier de forte viscosité. -3- Pour des applications de ce type, un produit composite de section sensiblement circulaire pourrait, en principe, donner de meilleurs ré- sultats. Mais le compactage de la matière pulvérulente ou granulaire contenue dans des produits composites de section circulaire présente des dif- ficultés particulières. S'il est effectué de façon insuffisante, cette matière risque de se déplacer à l'intérieur de l'enveloppe. De plus, l'enroulement de tels produits sur des tambours de faible diamètre, puis leur déroulage ultérieur sont relativement difficiles, en par- ticulier si l'opération de compactage a nécessité une déformation plastique importante de l'enveloppe qui la rend plus rigide. On constate aussi que de tels produits composites de section circu- laire ont souvent tendance, au cours de leur déroulage à partir d'un tambour, à se déformer en spirale, ce qui perturbe leur introduction dans les bains métalliques. Si cette déformation en spirale est trop importante, le produit composite ne pénètre pas en profondeur dans le bain mais se recourbe et reste en surface. On peut observer aussi, au cours du déroulage ou au cours du dressage qui précède l'introduction dans le bain métallique d'un produit composite circulaire à enveloppe agrafée, un dégrafage de cette enveloppe qui cesse alors de remplir son rôle protecteur vis-à-vis de la matière qu'elle contient. On a recherché la possibilité de réaliser un produit composite de grande longueur apte à être enroulé puis déroulé, comportant une en- veloppe métallique tubulaire et une âme en une matière pulvérulente ou granulaire compactée à l'intérieur de l'enveloppe, ce produit compo- site ayant une section droite sensiblement circulaire. On a recherché aussi la possibilité de supprimer les risques de défor- mation en spirale d'un tel produit au moment de son déroulage avant introduction dans le bain métallique ainsi que les risques de dégra- fage partiel de l'enveloppe lorsque celle-ci est elle-même fermée par agrafage. La présente invention apporte une solution particulièrement efficace. La présente invention concerne un produit composite à enveloppe tubu- o40 laire de grande longueur, apte à être enroulé puis déroulé, dont -4- l'gme en matière pulvérulente ou granulaire est compactée à l'inté- rieur de cette enveloppe, à périmètre sensiblement constant de celle- ci, la section droite de ce produit étant sensiblement circulaire et l'enveloppe comportant au moins un pli, fermé sur lui-même, dont l'arête est engagée à l'intérieur du prdduit et dont les bords se rac- cordent à la zone périphérique. De préférence, l'enveloppe du produit composite est fermée par agra- fage le long d'une génératrice de celle-ci. De préférence également, le produit comporte un pli fermé situé sensiblement du côté diamétra- lement opposé à la zone d'agrafage. Avantageusement également, la zone d'agrafage est sertie de façon que Ies deux bords de l'enveloppe, dans la zone o ils se recouvrent, aient subi une codéformation. De façon également avantageuse, le produit peut comporter des indentations dans la zone d'agrafage. Ces indentations sont, de préférence, de petites rainures sensiblement perpendiculaires à la génératrice de l'envelop- pe. Le produit composite peut comporter deux plis fermés répartis de façon symétrique dans la section du produit, par exemple à 120 ou 180 l'un par rapport à l'autre, autour de l'axe du produit. Pour de très nombreuses applications, la matière pulvérulente ou gra- nulaire contient un ou plusieurs éléments réactifs à l'état libre ou combiné tels que Ca, Ba, Mg, Na, B, Ti, Zr et/ou des métaux des terres rares et/ou d'autres éléments tels que Pb, Bi, Se, Te, S, C. Lama- tière pulvérulente ou granulaire peut aussi contenir d'autres métaux ou éléments non métalliques à l'état libre ou alliés ou associés à d'autres éléments. La présente invention concerne également un procédé de réalisation de ce produit composite. Ce procédé consiste à préparer, par une méthode quelconque, une enve- loppe tubulaire métallique, de section sensiblement circulaire, à l'intérieur de laquelle est logée une substance pulvérulente ou gra- nulaire non tassée, puis à déformer cette enveloppe en creux le long d'une génératrice, sans allongement notable du métal de l'enveloppe, de façon à former au moins un pli ouvert, puis à appliquer, sur la paroi extérieure de cette enveloppe, des forces de pression orientées en direction de l'intérieur du produit composite, de façon à réduire son diamètre extérieur sans l'allonger de façon notable. Cette défor- mation étant effectuée à périmètre constant, le ou les pli(s) se fer- me(nt) progressivement. Les bords extérieurs de ce pli ou de chacun de ces plis se rapprochent l'un de l'autre. Cette réduction de diamètre entraîne un compactage correspondant de la matière composite contenue. De façon préférentielle, on réalise le procédé suivant l'invention en préparant, dans une première phase, un produit composite intermédiaire comprenant une enveloppe métallique formée à partir d'une bande de métal et agrafée suivant une génératrice. Cette enveloppe contient une matière pulvérulente ou granulaire non tassée et sa section est sensi- blement circulaire. Un tel produit composite intermédiaire peut être en particulier préparé par le procédé connu décrit plus haut corres- pondant aux figures 1 et la à if de la présente demande. La section sensiblement circulaire de ce produit intermédiaire est représentée par la figure if et ne doit pas être déformée par les galets (14) de la figure 1. A partir de ce stade, l'enveloppe du produit composite intermédiaire est déformée l long d'une génératrice par des moyens connus tels qu'au moins un galet ou au moins une filière de profil convenable de façon à former, sans allongement notable, un pli ouvert dont l'arête pénètre à l'intérieur de la matière pulvérulente ou gra- nulaire. On effectue ensuite une réduction du diamètre extérieur du produit composite en appliquant, sur la paroi extérieure de l'enve- loppe, des forces de pression en direction de l'intérieur jusqu'à ce que les bords extérieurs du pli se rapprochent à proximité l'un de l'autre, les parois latérales de ce pli venant au contact l'une de l'autre, sur une partie au moins de leur surface. Les dimensions du pli ouvert doivent être déterminées, de préférence, de façon que sa section intérieure corresponde à au moins 15 % de la section intérieure du produit composite intermédiaire. Si plusieurs plis sont réalisés, c'est la somme des sections intérieures de ceux-ci qui doit être considérée. Dans ces conditions, on obtient un produit composite dont la matière contenue a été compactée sans déplacement important et sans allonge- ment sensible du périmètre de l'enveloppe. De façon avantageuse, l'agrafage de l'enveloppe du produit peut être -6renforcée par un sertissage. On peut avantageusement améliorer la tenue de la zone agrafée et, éventuellement, sertie en réalisant des indentations qui améliorent la tenue mécanique de la liaison et em- pêchent en particulier le glissement dans le sens de la génératrice de l'un des bords de l'enveloppe par rapport à l'autre. Les essais mon- trent que si un tel glissement se produit, en particulier au cours de l'enroulement du produit composite sur un tambour et/ou au cours du déroulage ultérieur, le produit composite peut se mettre en spirale lors de son introduction dans un bain métallique éventuellement re- couvert d'un laitier. Ces indentations sont avantageusement réalisées au moyen d'un ou plusieurs galets à bord denté qui roulent sur la zone agrafée de façon que les dents pénètrent plastiquement dans le métal de l'enveloppe. Ces dents ont avantageusement le profil voulu pour former de petites rainures sensiblement perpendiculaires à une géné- ratrice et d'une largeur telle qu'elles recouvrent au moins en majeure partie la zone d'agrafage dans sa largeur. Les figures 3 à 5 décrivent de façon non limitative un mode particu- lier de réalisation du produit composite suivant l'invention à partir du produit composite intermédiaire. La figure 3 représente une section du produit composite intermédiaire utilisé comme produit de départ suivant la présente invention. La figure 4 montre, suivant la présente invention, la section du pro- duit de la figure 3 après formage d'un pli ouvert. La figure 5 montre le produit composite suivant la présente invention après fermeture du pli initialement ouvert. On voit figure 3 la section (146) du produit composite intermédiaire, de section sensiblement circulaire, auquel est appliquée la méthode de compactage qui fait partie de la présente invention. L'enveloppe (147) de ce produit composite comporte une zone d'agrafage (148) orientée suivant une génératrice. La matière pulvérulente ou granulaire (149) qu'elle contient n'est pas tassée. Des moyens de formage connus per- mettent d'obtenir la section (150) représentée figure 4. Cette section comporte un pli ouvert (151) situé à l'opposé de la zone d'agrafa- ge (152) par rapport à l'axe (X1) du produit composite. L'angle d'ou- verture du pli (151) et sa profondeur sont déterminés en fonction du -7taux de compactage qu'on se propose de réaliser. Des moyens connus permettent ensuite, en exerçant sur l'enveloppe munie de son pli des pressions radiales, de diminuer le diamètre extérieur tout en refer- mant le pli. On voit, figure 5, le produit composite compacté (153) ainsi obtenu après fermeture du pli (154), l'enveloppe (155) ayant acquis son diamètre d'utilisation sans variation notable de son péri- mètre et sans allongement notable suivant l'axe (X2) du produit. L'a- rête (156) de ce pli est sensiblement parallèle à l'axe (X2). Elle est logée à l'intérieur de la masse compactée. Les parois en regard du pli (154) sont pratiquement au contact l'une de l'autre sur la plus grande partie de leur surface. Elles se raccordent par leurs bords extérieurs à la périphérie du produit composite suivant une généra- trice (157) diamétralement opposée, par rapport à l'axe (X2), à la zone d'agrafage (158). Ce diamètre (X3-X3) constitue un axe d'inertie préférentiel qui favorise l'enroulement du produit composite compacté ainsi réalisé, puis son déroulage dans des conditions qui minimisent la déformation plastique du métal dans la zone d'agrafage. On minimise ainsi les risques de dégrafage ou de fissuration de l'enveloppe. On minimise aussi les risques de glissement des bords de l'enveloppe l'un sur l'autre dans la zone d'agrafage, ce qui réduit beaucoup les risques de mise en spirale du produit composite lors de son introduc- tion dans un bain métallique. L'exemple ci-après décrit, de façon quantitative, un mode particulier de réalisation du produit composite suivant l'invention. On met en oeuvre une bande d'acier doux de 60,5 mm de largeur et 0,4 mm d'épaisseur. La matière granulaire est un alliage Si Ca à 30 % de Ca en masse. On réalise, de façon connue, un produit composite intermédiaire dont l'enveloppe présente une zone agrafée de section circulaire de 16,0 mm de diamètre. On réalise ensuite un pli ouvert à l'opposé de la zone d'agrafage qu'on referme ensuite par pression ra- diale sur les parois de l'enveloppe. On ferme ainsi le pli sur lui- même en réduisant le diamètre extérieur de l'enveloppe à 13,2 mm. Au cours de cette opération, la densité apparente de l'alliage Si Ca pas- se de 1,61 à 2,08, ce qui représente un accroissement de densité de 29 % et qui correspond à une réduction de section du même ordre. De nombreuses modifications peuvent être apportées au produit et au procédé qui font l'objet de la présente invention. Suivant l'appli- -8- cation envisagée, l'enveloppe métallique du produit peut être en un acier, en aluminium ou en tout autre métal ou alliage. L'enveloppe peut comporter plusieurs plis répartis de différentes façons suivant les conditions d'utilisation. Bien que l'enveloppe soit le plus sou- vent fermée par agrafage, d'autres modes de fermeture tels que le soudage ou autres peuvent être envisagés. Enfin, une très grande va- riété de métaux, alliages ou autres éléments ou composés peuvent être utilisés pour constituer la matière pulvérulente ou granulaire qui constitue l'âme du produit composite. Le pli ouvert peut être réalisé par des moyens tels que des galets ou filières de profils convenables ou encore par d'autres moyens et on peut aussi le fermer sur lui- même par d'autres moyens. -9- REVENDICATIONS 1. Produit composite de grande longueur apte à être enroulé, puis déroulé, comportant une enveloppe métallique tubulaire et une âme en une matière pulvérulente ou granulaire compactée à l'intérieur de cette enveloppe, caractérisé en ce que sa section droite est sensible- ment circulaire et en ce que son enveloppe comporte au moins un pli fermé sur lui-même dont l'arête est à l'intérieur de la masse compac- tée et dont les bords se raccordent à la zone périphérique le long d'une génératrice. 2. Produit composite suivant revendication 1 caractérisé en ce que son enveloppe est fermée par agrafage. 3. Produit composite suivant revendication 2 caractérisé en ce que la zone d'agrafage de l'enveloppe est orientée suivant une géné- ratrice et en ce qu'il comporte un pli fermé à l'opposé de la zone d'agrafage, par rapport à son axe. 4. Produit composite suivant revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la zone d'agrafage comporte des indentations réalisées par déformation plastique du métal de l'enveloppe. 5. Produit composite suivant revendication 4 caractérisé en ce que les indentations sont de petites rainures sensiblement perpendi- culaires à la génératrice de l'enveloppe. 6. Produit composite suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la zone agrafée est sertie. 7. Produit composite suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il contient à l'état libre ou combiné un ou plu- sieurs éléments tels que Ca, Ba, Mg, Na, K, B, Ti, Zr et/ou des métaux des terres rares et/ou d'autres éléments tels que Pb, Bi, Se, Te, S, C. 8. Produit composite suivant l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que son enveloppe est en acier, en aluminium ou en nickel. 9. Procédé de fabrication d'un produit composite comportant une enveloppe métallique tubulaire de grande longueur et une âme en ma- tière pulvérulente ou granulaire compactée à l'intérieur de cette enveloppe, à périmètre sensiblement constant de celle-ci, dans lequel on réalise, de façon connue, un produit composite intermédiaire com- prenant une enveloppe métallique de section sensiblement circulaire contenant une matière pulvérulente ou granulaire non tassée, caracté- risé en ce qu'on déforme en creux, le long d'au moins une génératrice, 10- cette enveloppe sans que le métal dont elle est constituée soit al- longé de façon notable, afin de réaliser au moins un pli ouvert, puis en ce qu'on applique, sur la paroi extérieure de cette enveloppe, des forces de pression orientées en direction de l'intérieur de façon à réduire son diamètre extérieur sans modifier de façon notable son périmètre, en fermant ainsi au moins un pli de façon au moins partiel- le, l'arête de ce pli se trouvant à l'intérieur de la matière qui est ainsi compactée et ses bords extérieurs étant rapprochés l'un de l'au- tre. 10. Procédé suivant revendication 9 caractérisé en ce la défor- mation en creux de l'enveloppe le long d'au moins une génératrice, afin de réaliser au moins un pli ouvert, est effectuée au moyen d'au moins un galet ou d'au moins une filière de profil convenable. 11. Procédé suivant revendication 9 ou 10 caractérisé en ce que, lorsque l'enveloppe du produit composite intermédiaire est agra- fée le long d'une génératrice, on réalise au moins un pli ouvert à l'opposé de cette zone d'agrafage par rapport à l'axe du produit. 12. Procédé suivant l'une des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que lorsque l'enveloppe du produit composite est agrafée, on effectue un sertissage de cette zone agrafée. 13. Procédé suivant l'une des revendications 9 à 12 caractérisé en ce que lorsque l'enveloppe du produit composite est agrafée le long d'une génératrice, des indentations sont réalisées dans cette zone d'agrafage par déformation plastique du métal de l'enveloppe. 14. Procédé suivant revendication 13 caractérisé en ce que les indentations sont de petites rainures sensiblement perpendiculaires à la génératrice de l'enveloppe dont la largeur est sensiblement égale à la largeur de la zone d'agrafage. 15. Procédé suivant revendication 13 ou 14 caractérisé en ce qu'on réalise les indentations en faisant rouler au moins un galet dont le bord comporte des dents de profil convenable sur la zone d'a- grafage avec une pression suffisante pour obtenir la profondeur de pénétration voulue.