Brevet FR2923404A1 — publié le 20090515

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'UN BAIN DE METAL LIQUIDE Domaine technique L'invention se rapporte à un dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide. Un tel dispositif est par conséquent interposé entre un organe primaire de fonderie tel un four de fusion, un four de maintien ou tout réceptacle recevant ou contenant le métal liquide d'une ligne et un organe secondaire de fonderie qui peut quant à lui se présenter sous la forme d'un four de maintien, d'une ligne d'alimentation d'une coulée continue, d'une ligne d'alimentation d'un laminoir, d'une machine à extruder, de moules de fonderie ou de toute machine de coulée sous pression ou par gravité. Le métal en fusion peut quant à lui être formé dans un matériau comprenant notamment des alliages ou métaux purs d'aluminium, de magnésium, de zinc ou des métaux blancs. L'invention vise plus particulièrement un dispositif permettant d'acheminer le métal en fusion sans abaisser la température lors sa coulée, et sans surchauffer le métal, pour ne pas créer d'oxydation. Art antérieur De façon générale, les dispositifs d'acheminement d'un flux de métal liquide comportent uniquement une goulotte de section constante et de hauteur réduite. Il n'y a donc pas de thermo-plongeur pour maintenir la température du flux constante. Ainsi, des pertes importantes sont réalisées lors de la coulée et il est nécessaire de sur-chauffer le métal en fusion pour qu'il parvienne au niveau de l'organe secondaire de fonderie à une température idéale. Il est également connu d'utiliser des parois chauffantes pour former la goulotte, ou de chauffer celle-ci par le dessus à l'aide de couvercles équipés de résistances électriques ou de brûleurs gaz. Cependant, cette configuration ne -2- permet pas de garantir un rendement optimal en termes de consommation d'énergie puisque le flux de métal liquide est alors chauffé à sa périphérie et non à coeur. De plus, ces configurations génèrent la formation importante d'oxydes et de corindon due à la surchauffe de la surface du flux. Ainsi, le but de l'invention est de permettre un acheminement d'un flux de métal liquide au moyen d'une goulotte et d'un moyen de chauffage apte à garantir un rendement optimal et éviter la formation d'oxydes et de corindon à la surface du flux. 10 Exposé de l'invention L'invention concerne donc un dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide agencé entre un organe primaire et un organe secondaire de fonderie. Un tel dispositif comporte une goulotte de section sensiblement constante présentant une 15 entrée connectée avec l'organe prime de fonderie et une sortie connectée avec l'organe secondaire de fonderie, le niveau du métal liquide circulant dans la goulotte étant constant entre l'entrée et la sortie. Il se caractérise en ce qu'il comporte au moins un thermo-plongeur 20 électrique destiné à chauffer le flux de métal liquide circulant dans la goulotte, le thermo-plongeur étant solidarisé par une de ses extrémités à un mât de connexion partiellement immergé dans le flux de métal liquide, le thermo-plongeur étant totalement immergé dans le flux. 25 Autrement dit, le thermo-plongeur est rapporté sur un mât de connexion de façon à permettre son immersion totale à l'intérieur du flux de métal liquide circulant dans la goulotte. Le mât de connexion n'est pas ou peu chauffant. De plus, le chauffage est réalisé en partie basse de la goulotte directement au coeur du flux, ce qui favorise l'homogénéité de la température du flux. L'une des extrémités 30 du thermo-plongeur est solidarisée au mât de connexion qui peut présenter différentes sections et dimensions, en fonction notamment du type de thermo-5 -3- plongeur utilisé, de son positionnement par rapport au mât de connexion ou encore du nombre de thermo-plongeurs qui lui sont associés. Selon un mode de réalisation particulier, le thermo-plongeur peut être 5 agencé radialement par rapport au mât de connexion. En effet, ce mode de réalisation permet de positionner un thermoplongeur au plus bas de la goulotte. Il peut alors être utilisé par exemple dans une goulotte dont le niveau est faible et qui peut être notamment compris entre 10 et 50cm. Dans ce cas, le dispositif peut comporter plusieurs thermo-plongeurs solidarisés à un même mât de connexion. Ainsi, selon un premier mode de réalisation, les thermo-plongeurs peuvent 15 être répartis angulairement d'une même valeur autour du mât de connexion. Par conséquent, les thermo-plongeurs sont régulièrement agencés radialement autour du mât de connexion. Selon un deuxième mode de réalisation, les thermo-plongeurs peuvent être 20 répartis verticalement sur le mât de connexion de manière à chauffer le flux de métal liquide à différentes profondeurs. De cette manière, les thermo-plongeurs peuvent être agencés parallèlement l'un au dessus de l'autre, mais peuvent également présenter des orientations différentes de manière à favoriser l'homogénéité de la température du flux de métal liquide. 25 Bien évidemment, les deux variantes précédemment citées peuvent être combinées, et par conséquent, un mât de connexion peut comporter plusieurs étages comportant chacun de petits thermo-plongeurs. 30 Avantageusement, le mât de connexion peut comporter des agencements destinés à coopérer avec le fond de la goulotte. Autrement dit, le mât de connexion vient au contact du fond de la goulotte. Ce mode de réalisation permet de simplifier 10 -4- en outre le positionnement en profondeur des thermo-plongeurs à l'intérieur de la goulotte. En effet, sans ces agencements, il est alors préférable d'asservir le déplacement en translation du mât de connexion pour connaître précisément sa position dans la goulotte. En pratique, le dispositif peut comporter deux mâts solidarisés chacun avec l'une des extrémités d'un même thermo-plongeur. En d'autres termes, le thermo-plongeur est maintenu au niveau de ses deux 10 extrémités à un mât de connexion. Il est par conséquent fermement supporté et n'est pas soumis à l'arc-boutement généré par son propre poids. De plus, chacune de ses extrémités peut présenter une connexion électrique remontant au travers de chacun des mâts de connexion. 15 Selon un mode de réalisation particulier, le thermo-plongeur peut être agencé sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe du mât de connexion. Autrement dit, si par exemple le mât a une orientation verticale, l'orientation du thermo-plongeur est sensiblement horizontale à l'intérieur de la goulotte. Ce positionnement est tout particulièrement intéressant pour positionner le thermo- 20 plongeur au plus près du fond de la goulotte lorsque celui-ci est également horizontal. En pratique, lorsque la goulotte présente un fond dont l'orientation n'est pas sensiblement horizontale, mais inclinée, le thermo-plongeur peut s'étendre 25 sensiblement parallèlement par rapport au fond de la goulotte. Avantageusement, le thermo-plongeur peut comporter une section comprise entre 10 et 65 mm de diamètre. De cette manière, il est possible de rapporter des thermo-plongeurs de tous types, et notamment ceux désignés sous l'appellation de 30 � mini thermo-plongeurs �. La taille du mât de connexion est alors adaptée en fonction de la taille des thermo-plongeurs associés. 2923404 -5- Selon un mode de réalisation particulier, le mât de connexion peut comporter une portion chauffante. Cette portion est alors obtenue au moyen des connexions qui remontent à l'intérieur de sa structure. Cependant, le flux dégagé par cette portion chauffante sera alors qualifié de "bas flux" en opposition avec le 5 terme "haut flux" désignant la partie chauffante du thermo-plongeur. Enfin selon une autre variante, le thermoplongeur peut être également positionné coaxialement par rapport à tout ou partie du mât de connexion. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide, conformément à l'invention ; les figures 2 à 4 sont des vues en coupe d'un tel dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide, conformément à l'invention ; les figures 5 à 7 sont différentes variantes de thermo-plongeurs pouvant équiper le dispositif d'acheminement, conforme à l'invention. Manière de décrire l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide entre un organe primaire et un organe secondaire de fonderie. Tel que représenté en figure 1, le dispositif (1) comporte une goulotte (3) dans laquelle le flux (2) de métal liquide circule entre une entrée (5) et une sortie (15). Par ailleurs, ce dispositif (1) comporte également un mât de connexion (8) sur lequel est rapporté un thermo-plongeur à haut flux (4). Tel que représenté, le thermo-plongeur (4) est totalement immergé à l'intérieur du flux de métal liquide (2) contenu dans la goulotte (3). Le mât de connexion (8) est quant à lui partiellement immergé. Dans cette représentation le mât de connexion (8) et le 2923404 -6- thermoplongeur présentent le même diamètre mais dans d'autres variantes, le thermo-plongeur peut également avoir un diamètre inférieur ou supérieur à celui du mât de connexion. 5 Tel que représenté à la figure 2, le mât de connexion (28) est formé par un cylindre creux en matériau réfractaire adapté à l'alliage utilisé, par exemple en céramique. L'extrémité (6) du thermoplongeur (4) est alors ajustée à l'intérieur d'un logement ménagé dans le mât de connexion (28). L'extrémité (7) est, dans cette représentation, laissée libre à l'intérieur du flux de métal liquide (2). 10 Selon un premier mode de réalisation particulier, le thermo-plongeur (4) est agencé axialement par rapport au mât de connexion (28). Un intermédiaire de collage peut notamment permettre de solidariser le thermo-plongeur (4) avec le mât de connexion (18) au niveau d'une surface cylindrique. 15 Dans la variante telle que représentée à la figure 3, le thermo-plongeur (14) présente une section supérieure à celle du mât de connexion (38). Un logement est ménagé à l'intérieur du thermo-plongeur (14) au niveau de son extrémité (6) et le mât de connexion (38) y est inséré de façon à maintenir le thermo-plongeur (14) 20 totalement immergé dans le flux (2) de métal liquide. Un thermo-plongeur de section plus importante peut notamment permettre d'augmenter la quantité de chaleur transmise au métal liquide. 25 Selon le second mode de réalisation et tel que représenté à la figure 4, le thermo-plongeur (4) peut également être agencé radialement par rapport à un mât de connexion (48). De cette manière, il peut être positionné parallèlement par rapport au fond de la goulotte (3) et rester totalement immergé dans le flux de métal (2). 30 2923404 -7- Le mât de connexion (48) présente dans ce cas un agencement (9) apte à venir coopérer avec le fond (11) de la goulotte (3). Dans ce cas, il est également muni d'un raccord (19) apte à permettre la solidarisation du thermo-plongeur (4) avec le mât de connexion (48). De cette manière, l'usinage rectifié de l'orifice dans 5 lequel vient se loger l'extrémité (6) du thermo-plongeur (4), est réalisé dans une pièce indépendante et facilement adaptable sur les machines habituellement utilisées en usinage. Dans la variante représentée à la figure 5, un mât de connexion (58) peut 10 être équipé de deux ou quatre thermo-plongeurs positionnés de manière diamétralement opposée par rapport à l'axe du thermo-plongeur. De cette manière, la chaleur dégagée par les thermo-plongeurs (4) remonte tout autour du mât de connexion (58). 15 Dans la variante représentée à la figure 6, les thermo-plongeurs (4) peuvent être positionnés l'un au dessus de l'autre sur un mât de connexion (68). Dans cette représentation, ils sont agencés de façon parallèle. Cependant, on peut également envisager de les orienter dans des directions différentes. 20 Dans la variante représentée à la figure 7, un thermo-plongeur (4) peut être solidarisé à deux mâts de connexion (78, 88) au niveau de chacune de ses extrémités (6) et (7). Une telle configuration permet en outre de rigidifier la structure du dispositif et d'éviter les problèmes de casse des thermo-plongeurs. 25 Bien évidemment, toutes les combinaisons possibles entre ces différentes variantes sont envisageables pour réaliser le chauffage d'un flux de métal liquide à l'intérieur d'une goulotte ou analogue et notamment plusieurs thermoplongeurs peuvent être solidarisés à chacune de leurs extrémités avec un mât de connexion. - 8 Il ressort de ce qui précède qu'un dispositif d'acheminement conforme à l'invention présente de multiples avantages, notamment : • il permet d'éviter la chute de la température du flux de métal liquide lors sa coulée ; • il permet de réaliser un chauffage homogène au coeur du flux de métal liquide ; • l'immersion totale du thermo-plongeur à l'intérieur du flux de métal liquide permet de réaliser des économies en termes de consommation électrique. Revendications 1. Dispositif d'acheminement (1) d'un flux (2) de métal liquide agencé entre un organe primaire et un organe secondaire de fonderie, ledit dispositif (1) comportant une goulotte (3) de section sensiblement constante présentant une entrée (5) connectée avec l'organe primaire de fonderie et une sortie (15) connectée avec l'organe secondaire de fonderie, le niveau du métal liquide circulant dans la goulotte (3) étant constant entre ladite entrée (5) et ladite sortie (15) caractérisé en ce qu'il comporte au moins un thermo-plongeur électrique (4,14) destiné à chauffer le flux (2) de métal liquide circulant dans la goulotte (3), ledit thermo-plongeur (4, 14) étant solidarisé par une de ses extrémités à un mât de connexion (8, 28, 38, 48, 58, 68, 78, 88) partiellement immergé dans le flux (2) de métal liquide, ledit thermo-plongeur (4, 14) étant totalement immergé dans ledit flux (2). 2. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le thermo-plongeur (4, 14) est agencé radialement par rapport audit mât de connexion (8, 28, 38, 48, 58, 68, 78, 88). 3. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs thermo-plongeurs (4) solidarisés à un même mât de connexion (58, 68). 4. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la 25 revendication 3, caractérisé en ce que les thermo-plongeurs (4) sont répartis angulairement d'une même valeur autour du mât de connexion (58). 5. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la revendication 3, caractérisé en ce que les thermo-plongeurs (4) sont répartis 30 verticalement sur le mât de connexion (68) de manière à chauffer le flux (2) de métal liquide à différentes profondeurs. 2923404 -10 - 6. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mât de connexion (48) comporte des agencements (9) destinés à coopérer avec le fond (11) de la goulotte (3). 5 7. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux mâts de connexion (78, 88) solidarisés chacun avec une des extrémités (6, 7) d'un même thermo-plongeur (4). 8. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la 10 revendication 2, caractérisé en ce que le thermo-plongeur (4, 14) est agencé sensiblement perpendiculairement par rapport au mât de connexion (8, 28, 38, 48, 58, 68, 78, 88). 9. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la 15 revendication 2, caractérisé en ce que le thermo-plongeur (4, 14) s'étend sensiblement parallèlement par rapport au fond (11) de la goulotte (3). 10. Dispositif d'acheminement d'un flux de métal liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le thermo-plongeur (4, 14) comporte une 20 section comprise entre 10 et 65 millimètres de diamètre.