Brevet FR2662960A1 — publié le 19911213

DISPOSITIF SIMPLE AMOVIBLE ET REGLABLE D'INTRODUCTION D'ALLIAGE PULVERULENT PAR GRAVITE DANS UN JET DE METAL LIQUIDE A LA SORTIE D'UNE POCHE DE COULEE DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif simple, amovible et réglable, d'introduction automatique d'alliage pulvérulent par gravité dans le jet de coulée d'un métal liquide sortant par le bec d'une poche de coulée basculante. ETAT DE LA TECHNIQUE Lors de la coulée d'un métal liquide, on peut être amené à introduire un alliage pulvérulent pour en modifier la composition ou effectuer un traitement; il est alors intéressant de pouvoir régler de façon précise la quantité d'alliage introduite dans le métal liquide, et, lorsque la coulée est discontinue (cas de coulée de pièces en série), de synchroniser automatiquement et rigoureusement l'introduction de l'alliage et l'apparition du jet de coulée. C'est le cas lorsque l'on veut introduire par exemple des allialges pulvérulents nodulisant et/ou inoculant pour traiter tardivement des fontes liquides. Pour réaliser un tel traitement, lorsque la coulée est effectuée à l'aide d'une poche basculante déversant le métal liquide par un bec de coulée situé à la partie supérieure de ladite poche, celle-ci étant généralement recouverte d'un couvercle, on peut introduire ledit alliage par exemple au moyen d'une lance le projetant dans le jet de coulée à l'aide d'un gaz vecteur sous pression. La conception, l'automatisation et l'exploitation sont coûteuses et plutôt compliquées. On peut aussi fixer par boulonnage un conteneur fermé, généralement oblong (par exemple cylindrique) et horizontal, sur le couvercle de la poche, de telle sorte qu'une de ses extrémités portant un orifice se trouve en porte-à-faux par rapport à la périphérie du couvercle et que l'orifice soit situé à la verticale du bec et du jet de coulée. Ainsi après avoir rempli le conteneur d'alliage pulvérulent, ce dernier s 'écoule par gravité par l'orifice directement dans le jet de coulée, au niveau du bec de coulée, lorsque l'on bascule la poche pour effectuer une coulée; l'écoulement d'alliage cesse lorsque l'on redresse la poche pour arrêter la coulée. Mais un tel dispositif entrante des pertes importantes d'alliage soit par envolement car l'orifice d'écoulement de l'alliage est trop éloigné du jet de coulée ou le positionnement dudit orifice est mal réglé (réglage difficile à effectuer), soit parce que à chaque arrêt de coulée l'alliage continue de s'écouler légèrement en s'accumulant sur le bec de coulée; l'arrêt complet de l'écoulement peut cependant être obtenu par une rotation du conteneur, autour de son axe, d'au moins 900 en général; mais une telle manoeuvre, répétée, n'est en général pas effectuée entre chacune des coulées en série, car elle est peu aisée et le réglage précis du positionnement de l'orifice d'écoulement n'est pas retrouvé à chaque fois. De plus pour remplir le conteneur d'alliage il est nécessaire de le démonter, puis de le remonter, ces opérations étant malaisées le réglage initial de son positionnement est alors difficile à retrouver. Par ailleurs, ces conteneurs ne sont interchangeables d'un type de poche à un autre. OBJET DE L'INVENTION Pour palier ces inconvénients la demanderesse a recherché un dispositif fixé sur des poches de coulées ou leur couvercle, permettant d'introduire automatiquement, par gravité et sans perte, un alliage pulvérulent dans un jet de coulée de métal liquide et d'effectuer un dosage précis de la quantité d'alliage introduite, et qui néanmoins, reste amovible et d'utilisation simple. Elle a recherché également un dispositif amovible facilement positionnable et réglable, tout en étant rustique, utlisable sur différents types de poches. Ce dispositif doit en particulier présenter ces avantages dans le cas de coulées discontinues de pièces en série. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention est un dispositif, amovible et réglable d'introduction d'alliage pulvérulent dans un jet de métal liquide sortant par un bec de coulée d'une poche de coulée basculante éventuellement équipée d'un couvercle, permettant un dosage précis de la quantité d'alliage introduit et une diminution importante des pertes d'alliage, comprenant un conteneur, renfermant l'alliage, muni d'un orifice par où s'écoule par gravité ledit alliage, caractérisé en ce que ledit conteneur est rendu solidaire de la poche ou de son couvercle par des moyens de fixation rapide, et que ledit orifice d'écoulement est disposé à une extrémité libre d'un tube fixé par son autre extrémité au point bas du conteneur, ledit point bas étant tel que l'alliage s 'écoule en totalité par ce point lors du basculement de la poche, ledit orifice possédant au moins deux degrés de liberté pour être amené à l'aplomb et à proximité immédiate du bec de coulée et du jet de métal liquide, lesdits degrés de liberté étant obtenus à l'aide de moyens de réglage intégrés audit dispositif. Pour que l'écoulement de l'alliage pulvérulent se fasse complètement lors du basculement de la poche, le dispositif selon l'invention est en général implanté au-dessus, à proximité du bec de coulée situé habituellement sur le rebord supérieur de la poche, et "en arrière" de celui-ci de façon que lorsque la poche est basculée le dispositif reste au-dessus du bec. Pour régler le débit d'écoulement d'alliage pulvérulent on dispose à l'extrémité libre du tube une buse amovible possédant un trou calibré pour obtenir le débit voulu compte tenu de la granulométrie de la poudre. Pour interrompre l'écoulement de l'alliage on peut disposer une vanne d'arrêt, un tiroir ou tout autre moyen d'arrêt, sur le tube, en le plaçant de préférence le plus près possible de l'extrémité libre portant la buse pour limiter les pertes d'alliage lors de la fermeture dudit moyen d'arrêt. Le fond du conteneur sur lequel repose l'alliage peut également être incliné, par rapport au plan du couvercle de la poche, vers l'arrière par rapport au bec de coulée; c'est-à-dire qu'au repos (poche en position verticale), le point bas, situé en général à l'avant du conteneur et portant le tube d'écoulement, peut se trouver à un niveau plus élevé que la partie arrière du conteneur. Cette inclinaison est généralement d'environ 100. Ainsi au repos l'alliage se rassemble à l'arrière du conteneur, mais au -fur et à mesure que l'on incline la poche pour effectuer une coulée ou une série de coulées, l'alliage se dirige vers l'extrémité du conteneur où est fixé le tube et s'écoule par ledit tube, et à chaque fois que l'on redresse la poche le flux d'alliage s'interrompt automatiquement, l'alliage se dirigeant alors de nouveau vers l'arrière du conteneur. On évite ainsi des pertes excessives d'alliage entre chaque coulée de pièces en série, dans le cas où le tube d'écoulement ne serait pas équipé de vanne d'arrêt ou que cette vanne n'aurait pas été fermée. L'inclinaison du conteneur est telle que le point où est fixé le tube d'écoulement est bien un point bas lorsque la poche est inclinée à son maximum et qu'ainsi l'alliage puisse s'écouler complètement. Le conteneur possède généralement un fond dont la forme est telle qu'elle facilite sa vidange complète par l'orifice d'écoulement lors du basculement de la poche. Dans un mode particulier de réalisation ledit conteneur est de forme oblongue, par exemple cylindrique, dont la grande dimension est substantiellement parallèle ou inclinée (comme on vient de le voir) par rapport au couvercle ou au plan d'ouverture de la poche. Il possède également un orifice de remplissage qui peut être obturé par un bouchon amovible, où sur lequel peut venir s'adapter une cartouche contenant une dose d'alliage prêt à l'emploi. Ladite cartouche peut ou non rester en place lors de la ou des coulées; elle peut se substituer en partie au conteneur. L'orifice de remplissage peut être obturé par la cartouche restant en place. Au point bas du conteneur est fixée une des deux extrémités d'un tube d'écoulement de l'alliage; ledit tube peut avoir une orientation quelconque, mais celle-ci est en général compatible avec l'écoulement de l'alliage et est telle que l'autre extrémité (libre) du tube se trouve de préférence approximativement au voisinage du bec de coulée. Le point bas est tel qu'en cours et en fin de coulée, l'alliage pulvérulent a tendance à s'y rassembler et à s'écouler complètement par le tube qui y est fixé. Le conteneur d'alliage, équipé de son tube à l'extrémité libre duquel se trouve l'orifice, est rendu solidaire de la poche de coulée ou de préférence de son couvercle par des moyens de fixation rapide, tels que clip, glissières, emboîtage, encliquetage, goupillage... constitués en général d'au moins deux parties coopérant entre elles, une de ces parties étant fixée au conteneur, l'autre étant fixée sur la poche ou son couvercle directement à l'aide d'au moins une pièce intermédiaire. Les deux degrés de liberté, au moins nécessaires pour effectuer le réglage de la position de l'orifice d'écoulement, sont obtenus de préférence l'un par translation en général dans un plan vertical, l'autre par rotation. La translation est obtenue par exemple à l'aide d'un tube télescopique possédant un moyen de blocage. La rotation peut, dans une première variante, être obtenue par rotation du conteneur dans un plan horizontal grâce à un axe vertical solidaire de la poche ou de son couvercle, l'axe coopérant avec un logement fixé de préférence sur une platine solidaire du conteneur par l'intermédiaire de moyens de fixation rapide; un moyen de blocage du logement par rapport à l'axe permet de les maintenir dans la position choisie. L'axe peut avantageusement être rendu solidaire de la poche ou de son couvercle par l'intermédiaire d'un coulisseau coopérant avec une glissière, ces derniers pouvant être bloqués l'un à l'autre, en vue d'assurer un degré de liberté supplémentaire par translation au dispositif. La rotation peut également, dans une deuxième variante, être obtenue en fixant la première partie d'une rotule évidée sur l'extrémité amont du tube télescopique (par rapport au sens d'écoulement de l'alliage dans ledit tube), l'autre partie de la rotule étant fixée au point bas du conteneur; inversement la rotule peut être montée à l'extrémité avale du tube, l'extrémité amont du tube étant alors solidaire du conteneur et l'autre partie de la rotule portant un tube au bout duquel se trouve la buse avec son orifice d'écoulement. Le dispositif comporte alors au moins trois degrés de liberté. Quand on utilise une rotule pour assurer la rotation, le conteneur peut être rendu solidaire de la poche ou de son couverle par l'intermédiaire d'un coulisseau et d'une glissière comme cela a été dit plus haut. Ces moyens de réglage et de fixation peuvent évidemment être combinés entre eux différemment et/ou cumulativement. La première variante est illustrée par la figure 1. On y voit en (1) le conteneur, renfermant l'alliage pulvérulent (21), fermé par un bouchon amovible (2) de remplissage, de préférence à fermeture rapide. Le conteneur (1) est équipé d'un tube télescopique à deux branches (3-4) dont la branche fixe (3) est arrimée au point bas (31) du conteneur (1) et la branche mobile (4) coulisse sur la précédente (3). La branche (4) est bloquée à sa position de réglage par tous moyens, appropriés, ici par un boulon à oreille (5); elle porte à son extrémité libre un moyen d'arrêt du flux d'alliage pulvérulent, ici une vanne quart de tour (6), et une buse (7) avec son trou calibré (8) d'écoulement. La poche de coulée est représentée en (9) avec son bec de coulée (10) et son couvercle (11); elle bascule dans le sens de la flèche. En (23) figure un tube de mise à l'atmosphère de l'intérieur du conteneur (1) permettant d'obtenir une parfaite régularité du débit d'écoulement de l'alliage pulvérulent. Le dispositif de réglage du conteneur (1), donc de l'orifice (8) d'écoulement qui lui est solidaire, peut être constitué des éléments suivants un axe vertical (15), assurant un degré de liberté par rotation, solidaire du couvercle (11) de la poche par l'intermédiaire d'un coulisseau (13) se mouvant dans une glissière (12) fixée sur le couvercle, la position de ces deux pièces pouvant être bloquée par exemple à l'aide d'un boulon à oreille (14). . un logement cylindrique (19) coopérant avec l'axe (15) et fixé solidairement sur une platine (16) avec un certain angle. Selon la valeur de cet angle, on peut donner ou non une inclinaison au conteneur (1). La position respective du logement (19) par rapport à l'axe (15) est bloquée par tous moyens appropriés, ici par un boulon à oreille (20). . sur la platine (16) sont fixés des moyens de fixation rapide (17), par exemple clip, emboîtage ..., coopérant avec les pièces complémentaires (18) solidaires du conteneur (1). La figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif avec une rotule évidée (deuxième variante). Les repères 11, 17, 18, 21, 23, 31 ont la même signification que dans la figure 1. On voit qu'au point bas (31) du conteneur est fixée une rotule évidée (40) par l'intermédiaire d'un raccord tubulaire (41) fixe. Il est à noter que, par exemple, ce raccord tubulaire pourrait être remplacé par un tube télescopique analogue à celui repéré en (3) et (4), celui dernier pouvant alors être remplacé par un tube fixe. Tous moyens de blocage adaptés (par exemple ici un boulon à oreille (42)) peuvent maintenir la rotule dans l'orientation désirée. Les moyens de fixation rapide (17), (18) du conteneur peuvent être solidaires du couvercle de la poche de coulée soit directement, soit par l'intermédiaire de pièces ou d'une platine elles-mêmes solidaires du couvercle. L'inclinaison du conteneur dépend de la forme et/ou des dimensions desdites pièces ou de la platine. On voit que le conteneur est facilement amovible, ce qui facilite son remplissage, et que la position de réglage initiale est automatiquement retrouvée quand on le remet en place. On voit également que le réglage du positionnement de l'orifice d'écoulement (8) de l'alliage est facile à réaliser dans trois directions par (fig.l) coulissement du tube télescopique (4) et/ou du coulisseau (13), et/ou par rotation du conteneur autour de l'axe (15) ou encore par (fig. 2) coulissement du tube télescopique et/ou orientation de la rotule et/ou par un éventuel système coulisseau-glissière analogue à celui de la figure (1). Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté lorsqu'on veut que l'orifice d'écoulement ne soit pas à plus de 3 à 4 cm au-dessus du jet de métal liquide quand il passe dans le bec de coulée. De la sorte l'alliage pulvérulent se mélange bien au métal liquide et il ne se produit pas de perte d'alliage par envolement. De plus, en cas de coulée de pièces en série, les pertes d'alliage survenant pendant le passage d'un moule à l'autre sont réduites au minimum grâce au moyen d'arrêt (6) et/ou à l'inclinaison du conteneur. Le dispositif est aussi facilement permutable d'une poche à une autre; il suffit par exemple dans le cas de la fig. 1 que les poches susceptibles de le recevoir aient un couvercle équipé uniquement de la glissière (12) solidaire dudit couvercle. Le dispositif a été utilisé avec succès pour la coulée et le traitement tardif des fontes liquides avec des alliages pulvérulents de granulométrie étroite comprise entre 0,2 et 0,7 mm ou mieux 0,1 à 0,4 mm. avec un orifice de coulée de diamètre supérieure à 3 mm dans le premier cas et supérieur à 2,5 mm dans le deuxième cas; le conteneur était cylindrique, et son axe incliné d'environ 100 vers l'arrière par rapport à l'horizontal, le tube d'écoulement faisant un angle d'environ 1200 avec l'axe (ou la grande longueur) du conteneur. REVENDICATIONS 1. Dispositif, amovible et réglable d'introduction d'alliage pulvérulent dans un jet de métal liquide sortant par un bec de coulée d'une poche de coulée basculante éventuellement équipée d'un couvercle, permettant un dosage précis de la quantité d'alliage introduit et une diminution importante des pertes d'alliage, comprenant un conteneur, renfermant l'alliage, muni d'un orifice par où s'écoule par gravité ledit alliage, caractérisé en ce que ledit conteneur est rendu solidaire de la poche ou de son couvercle par des moyens de fixation rapide, et que ledit orifice d'écoulement est disposé à une extrémité libre d'un tube fixé par son autre extrémité au point bas du conteneur, ledit point bas étant tel que l'alliage s 'écoule en totalité par ce point lors du basculement de la poche, ledit orifice possédant au moins deux degrés de liberté pour être amené à l'aplomb et à proximité immédiate du bec de coulée du jet de métal liquide, lesdits degrés de liberté étant obtenus à l'aide de moyens de réglage intégré audit dispositif. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux degrés de liberté de l'orifice situé à l'extrémité libre du tube sont obtenus l'un par translation, l'autre par rotation 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce qu'il comporte au moins un troisième degré de liberté. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube est télescopique; 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la position de l'orifice est réglable par rotation à l'aide d'un axe vertical, solidaire de la poche ou de son couvercle, coopérant avec un logement fixé sur une platine solidaire du conteneur par l'intermédiaire desdits moyens de fixation rapide. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe est solidaire de la poche ou de son couvercle par l'intermédiaire d'un coulisseau coopérant avec une glissière apportant un degré supplémentaire de liberté pour le réglage dudit orifice. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la position de l'orifice est réglable par rotation à l'aide d'une rotule évidée d'une part fixée à une extrémité dudit tube et d'autre part solidaire du conteneur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit conteneur est incliné vers l'arrière par rapport au bec de coulée. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'inclinaison est obtenue en fixant ledit logement avec un angle correspondant à ladite inclinaison sur ladite platine. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'orifice d'écoulement est constitué d'une buse possédant un trou calibré et fixée à l'extrémité du tube. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit tube est équipé d'un moyen d'arrêt du flux d'alliage, tel qu'une vanne. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le conteneur est équipé d'un orifice de remplissage sur lequel peut s'adapter une cartouche contenant une dose d'alliage prêt à l'emploi.