"Lance de mesure destinée à être introduite dans un bain de métal en fusion" La présente invention concerne une lance de mesure perfectionnée destinée à être introduite dans un bain de métal en fusion, par exemple, de l'acier en fusion, en vue d'en mesurer la température, la composition, etc.
Selon une pratique couramment adoptée, on introduit une lance de mesure de ce type dans un métal en fusion, par exemple, un acier en fusion devant être affiné dans un convertisseur; en-vue d'en prélever un échantillon et de mesurer la composition de l'acier.
La lance de mesure utilisée à cet effet comprend généralement, dans sa chambre de réception, en thermocouple destiné à mesurer la teneur en carbone en se basant sur la température de solidification de l'acier. Un exemple d'une lance de mesure de ce type est décrit dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique n[deg.] 3.685.359.
Toutefois, pour les raisons décrites ci-après, il arrive souvent que l'on ne puisse mesurer avec précision la température de l'acier en fusion en utilisant une lance de ce type.
Par exemple, les thermocouples sont protégés par
un tube en verre dur de 0,5 à 1,0 mm. Lorsqu'il entre en contact avec l'acier en fusion, l'air se trouvant à l'intérieur du tube en verre se dilate, brisant ainsi ce dernier, en particulier dans sa partie courbe, cet air s'échappant alors pour pénétrer dans l'acier en fusion dont un échantillon vient d'être prélevé avec, pour résultat, la formation d'une retassure.
Lors de la formation d'une retassure de ce type, il devient difficile de procéder à une mesure précise de la température de solidification de l'acier en fusion en utilisant un thermocouple, de sorte que l'on ne peut effectuer une mesure précise de la teneur en carbone de l'acier, pas plus qu'une analyse précise à l'aide d'un spectromètre d'émission optique sous vide mis au point par la "Applied Research Laboratories Company" en vue de mesurer ultérieurement les autres composants de l'acier.
De plus, la lance de mesure classique est souvent constituée d'une chambre de désoxydation et d'une chambre
de réception réalisées par moulage en coquille ou coulée de fonte. Il arrive parfois que la lance ne comporte qu'une chambre servant à la fois de chambre de désoxydation et de chambre de réception. La présente invention envisage également cette éventualité.
Dans le cas d'une pièce moulée en coquille, cette dernière absorbe l'eau du fait qu'elle est hygroscopique. Lorsqu'elle entre en contact avec l'acier en fusion, l'eau se décompose en formant ainsi des bulles d'hydrogène gazeux, de sorte qu'il est difficile de prélever un échantillon de l'acier en fusion. Dans le cas-d'une pièce coulée en fonte, une partie de cette dernière, en particulier une partie d'angle telle qu'une embouchure pour le prélèvement de l'acier en fusion, etc. fond et est entraînée dans l'acier en fusion, empêchant ainsi une mesure précise de la composition de ce dernier.
De plus, la circonférence extérieure de la lance
de mesure est généralement constituée de papiers réfractaires ou ignifuges et analogues. Dès lors, lorsque la lance est immergée dans l'acier en fusion, ces papiers réfractaires sont naturellement chauffés et dégagent des vapeurs, des goudrons, etc. qui ont tendance à endommager le connecteur destiné à raccorder les pièces de la lance et les conducteurs par lesquels passe la force électromotrice créée, ce qui a pour effet de provoquer des fuites de celle-ci et d'entraver la mesure précise de l'acier en fusion. De plus, les goudrons, les poussières et analogues ont tendance à adhérer au connecteur, ce f
qui a pour effet d'accroître la résistance de contact et de présenter, pour la force électromotrice, une valeur inférieure
à la valeur réelle, empêchant ainsi évidemment la mesure
précise de l'acier en fusion.
En conséquence, un objet de l'invention est de fournir une.lance de mesure perfectionnée capable d'empêcher la formation de bulles dans le métal en.fusion, par exemple, l'acier
en fusion dont un échantillon est prélevé dans cette lance,
tout en assurant une mesure précise de la composition, etc.
de ce métal en fusion.
Un autre objet de l'invention est de fournir une
lance de mesure perfectionnée capable d'assurer une mesure précise de la composition, etc. de l'acier en fusion lorsque les pièces de la lance entrent en contact avec l'acier en fusion et qu'elles sont fondues pour être entraînées dans ce dernier.
Un autre objet encore de l'invention est de fournir
une lance de mesure perfectionnée capable d'assurer une mesure précise du métal en fusion, par exemple, l'acier en fusion,
sans fluctuations importantes, au moyen d'une pulvérisation
d'un gaz.
Suivant la présente invention, on prévoit une lance
de mesure (1) destinée à être introduite dans le métal en fusion, cette lance comprenant un corps non récupérable, un premier thermocouple protégé monté sur une extrémité de cette lance,
une chambre destinée à recevoir le métal en fusion, un second thermocouple protégé monté à l'intérieur de cette chambre,
ainsi qu'un passage pour le métal en fusion conduisant à cette dernière, cette lance étant caractérisée en ce qu'une ouverture par laquelle l'air peut être évacué, est pratiquée dans une partie d'un tube protecteur pour le second thermocouple, cette partie n'étant pas localisée dans cette chambre de réception.
Suivant la présente invention, on prévoit une lance /
de mesure (2) destinée à être introduite dans le métal en fusion, cette lance comprenant un corps non récupérable, un premier thermocouple protégé monté sur une extrémité de cette lance, une chambre destinée à recevoir le métal en fusion, un second thermocouple protégé monté à l'intérieur de cette chambre, ainsi qu'un passage pour le métal en fusion conduisant à cette dernière, cette lance étant caractérisée en ce que l'air est préalablement évacué de l'intérieur d'un tube protecteur pour
le second thermocouple.
Suivant la présente invention, on prévoit une lance
de mesure du type décrit sub (1) et (2) ci-dessus destinée à être introduite dans l'acier en fusion et comportant une chambre de désoxydation réalisée en acier.
Suivantla présente invention, on prévoit une lance
de mesure du type décrit sub (1) et (2) ci-dessus comportant
un connecteur et dans la partie supérieure de laquelle est prévue une tuyère de pulvérisation de gaz.
Suivant la présente invention, on prévoit une lance
de mesure du type décrit sub (1) ci-dessus, dans laquelle l'ouverture précitée communique avec un espace libre.
Suivant la présente invention, on prévoit une lance
de mesure du type décrit sub (1) ci-dessus, dans laquelle une
ou les deux extrémités du tube protecteur précité peuvent ressortir vers l'extérieur de la chambre de réception.
Suivant la présente invention, on prévoit une lance
de mesure du type décrit sub (1) ci-dessus, dans laquelle une
ou les deux extrémités du tube protecteur précité sont localisées dans une brique poreuse qui communique avec l'extérieur de
la chambre de réception.
Suivant la présente invention, on prévoit une lance
de mesure du type décrit sub (2) ci-dessus, dans laquelle le tube protecteur est brisé ou déformé pour évacuer l'air après l'introduction du second thermocouple dans ce tube, lequel
est ensuite monté dans la chambre de réception.
La présente invention sera décrite ci-après d'une manière plus détaillée, en se référant aux dessins annexés
dans lesquels :
les figures 1, 2 et 3 sont des vues en coupe illustrant les formes de réalisation respectives de la lance
de mesure de la présnnte invention; la figure 4 est une vue schématique illustrant le cas où des bulles se forment dans l'acier en fusion;
les figures 5, 6 et 7 sont des vues schématiques illustrant des formes de réalisation de la lance de mesure
de la présente invention autres que celle de la figure 1; la figure 8 est une vue schématique illustrant un exemple dans lequel l'air a été préalablement évacué du tube protecteur; la figure 8' est une vue en coupe agrandie du tube représenté à la figure 8; la figure 9 est une vue en coupe d'un échantillon d'acier prélevé par une lance de mesure suivant la présente invention; la figure 10 est une vue en coupe d'un échantillon d'acier prélevé par une lance de mesure de la technique antérieure; la figure 11 est un diagramme illustrant une relation entre le pourcentage de C et la température de solidification mesurée en utilisant une lance de mesure du type illustré à la figure 3; et la figure 12 est un diagramme illustrant une relation entre le pourcentage de C et la température de solidification mesurée en utilisant une lance de mesure de la technique antérieure.
A la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne une
<EMI ID=1.1> /
<EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
en fusion, le chiffre 10, un corps de. lance en papier, le chiffre
11, un chapeau, le chiffre 12, un ciment réfractaire, le chiffre
13, des conducteurs et le chiffre 14, un tube en aluminium
pour la désoxydation..
Comme le montre la figure 4, dans le procédé classique de prélèvement d'échantillons, un tube protecteur en verre 4 est brisé sous l'effet de la dilatation de l'air
qu'il contient, dilatation qui est provoquée par le contact entre, d'une part, l'acier en fusion 3 recueilli à l'intérieur
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
Cette dernière est également illustrée à la figure 10.
Comme le montre la figure 1, suivant la présente invention, une ouverture 8 pour l'évacuation de l'air est pratiquée dans une partie du tube protecteur 4 qui est située à l'extérieur de la chambre de réception 1, ce tube étant habituellemnnt réalisé en verre. Dans ce cas, la chambre
de réception fait en même temps office de chambre de désoxydation: En d'autres termes, la chambre dé réception et la chambre de désoxydation forment une seule et même chambre. Lorsque l'échantillon d'acier en fusion prélevé dans cette
<EMI ID=9.1>
dilaté dans ce dernier, est évacué par l'ouverture 8 vers
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
de localisation de l'ouverture.
A la figure 5, l'ouverture 8 est ménagée dans une partie du tube 4 qui est en communication avec l'espace libre
<EMI ID=12.1>
l'extérieur de la chambre de réception 1. L'air qui se dilate
<EMI ID=13.1>
<EMI ID=14.1>
A la figure 6, une extrémité du-tube 4 ressort vers
<EMI ID=15.1>
être évacué de la chambre 1.
A la figure 7, la base 6 est réalisée en brique poreuse. L'air dilaté pénètre tout d'abord dans cette base ou brique poreuse, après quoi il est évacué à l'extérieur de cette dernière.
Sous un autre aspect de la présente invention, le tube protecteur 4 est préalablement brisé ou déformé, de façon à en expulser l'air, après quoi il est monté dans la chambre de réception 1 comme le montrent les figures 8 et 8'.
Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, lorsqu'on utilise une lance suivant la présente invention, il ne se forme aucune bulle dans l'échantillon d'acier en fusion prélévé de la manière illustrée à la figure 9 tandis que, lorsqu'on utilise une lance classique, on observe un dégagement de bulles dans l'échantillon d'acier en fusion, formant ainsi une retas-
<EMI ID=16.1>
dernier cas, une mesure précise devient évidemment impossible.
Lors de la mise en oeuvre de la présente invention pour le prélèvement d'échantillons de l'acier en fusion, on peut réaliser une chambre de désoxydation en acier, de façon
à éviter tout effet substantiel sur la composition de l'acier en fusion, même si une partie de cette chambre est fondue
et entrainée dans l'acier en fusion. Lorsque la chambre
de désoxydation et la chambre de réception forment une seule et même chambre, cette dernière peut être réalisée en acier.
Lorsqu'on prévoit une chambre de désoxydation séparée de la chambre de réception, cette dernière peut être réalisée en fonte, étant donné que l'acier en fusion pénétrant dans la chambre
de réception est pratiquement refroidi lors de son passage
dans la chambre de désoxydation, de sorte que la chambre
de réception n'est pas aisément fondue. Néanmoins, dans ce
cas, la chambre de réception peut également être réalisée en acier tout comme la chambre de désoxydation.
Cet exemple est illustré à la figure 2 dans laquelle un corps de lance 10 comporte une chambre de désoxydation
<EMI ID=17.1>
<EMI ID=18.1>
est réalisée en acier ou en fonte. Le corps de lance 10 est immergé dans un acier en fusion contenu dans un convertisseur où il doit être affiné à l'aide d'une substance (non représentée). La température de cet acier en fusion peut être mesurée
<EMI ID=19.1>
10. L'acier en fusion pénètre dans la chambre de désoxydation
<EMI ID=20.1>
l'acier entre en contact avec un agent de désoxydation 14 tel que Al, Ti etc. préalablement déposé dans la chambre 1'. L'acier en fusion ainsi désoxydé pénètre ensuite dans la chambre de réception 1 par une sortie 15 où la température de solidification de cet acier en fusion est mesurée du moyen d'un
autre thermocouple 2 en vue de déterminer la teneur en
carbone de l'acier.
La lance qui a ainsi recueilli l'acier en fusion, est ensuite retirée du bain et l'on peut alors mesurer la composition (par exemple, Mn, S, P, etc.) de l'acier contenu dans la chambre de réception 1, en utilisant un dispositif d'analyse à spectromètre d'émission optique sous vide.
<EMI ID=21.1> <EMI ID=22.1>
réalisée en acier ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, on n'observe guère l'effet préjudiciable qui, dans d'autres conditions, pourrait résulter de la perte par fusion d'une
<EMI ID=23.1>
coin de l'embouchure [pound] ou de la sortie 15 et analogues.
En ce qui concerne la chambre de réception 1, une partie de cette dernière ne risque guère de fondre dans l'acier en fusion, étant donné que la température de ce dernier est quelque peu réduite lorsqu'il quitte la chambre de désoxydation tandis que, dans ce cas, aucune partie d'angle n'entre
en contact avec l'acier en fusion.
Lors de la mise en oeuvre de la présente invention, une tuyère de pulvérisation peut être prévue dans la partie supérieure du connecteur.
La figure 3 illustre une lance comportant une chambre 1 destinée à recevoir un échantillon d'acier en fusion et qui est entourée d'un corps de lance 10 réalisé en papier réfractaire, cette chambre étant reliée à un connecteur 16 qui est à son tour raccordé à une lance auxiliaire 18 via un support
17. Une tuyère de pulvérisation 19 est prévue à l'emplacement de cette lance auxiliaire 18 dans la partie supérieure du connecteur 16. Lorsque la lance est mise en serviee, un gaz tel que l'oxygène, l'azote et analogues est pulvérisé pour refroidir les conducteurs 13 et le connecteur 16, tandis que la vapeur d'eau ou le goudron, etc. contenu dans le support
17 et la lance auxiliaire 18 peuvent être évacués par un trou
20.
A la figure 3, le chiffre ^désigne une chambre
de désoxydation, le chiffre 14, un agent de désoxydation et
le chiffre 9, un passage ou une embouchure pour recevoir l'acier en fusion.
Ainsi qu'on l'a exposé précédemment, la vapeur