LU81920A1 - Dispositif pour prelever des echantillons de metal en fusion - Google Patents

Description

D-79/51

- GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

au ......................... Monsieur le Ministre de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes

Titre delivre : ........................................ 3¾

Service de la Propriété Industrielle ISä? LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention I. Requête

So.c.xë.t.ë.....dit.e;.....U.SIMS....SIDEEHRÇICAS DE....M.IMS....GEMI$..^—...............................d,

Rua dos Timbiras, 2349, 30 000 Belo Horizonte, Brésil, représentée par Jean Waxweiler, 2Ï-25 Allée Scheffer,Luxembourg, paissant en qualité de mandataire.................................................................................................................................................

dépose._______ ce .«ing.tr.d.e.ux....nQYmbr..e...mil....neuf.....c.ent.....s.oix.ant.e.....dix.rn.e.u.f...............(3) à ....15.^..0.0._________heures, au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : .......................................................................................................................................;...............................................................................-..................................-............(4)

Dispositif pour prélever des échantillons de métal en fusion.

déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) : ç.e.l.s.Q....Dia5....Barao.,....r.Wawai>....j.....2.3..r.8.,....ap.£.,.....10.7>.Car.ir.u....Ip.at.inga....-..J!lG....”....B<?....................(5)

Marco Aurélio Almada Faria, av. Jagao, j 26-a, apt 106, Cariru Ipatinga, MG-BR Hudson Nélio de OÏiveira Barros, r. Ecuador, Ï96, Cariru Ipatinga - MG — b,R

.....PôtTügltV-W^ ----Cârî-M“Ipfft-ilgâ-,-' BG"—"β1*........................................

&β·Γ·3·1^ο ···ά6·8····Νβν6&····8·ί·1·ν·η·ϊ ·· ·1ι3ϋΓθ·ηοί·ο j.....109 ^ Embauba-s •Ipatinga-j--MGv—BR-................................

2. la délégation de pouvoir, datée de ........................................................................ le ........................................................................

3. la description en langue...........française.......................................de l’invention en deux exemplaires ; 4...........1................... planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le ......vingt-deux-noverobre-mil.neuf ....e-ent.....soixant e-dix-neuf............................................................................

revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6) .....™9.d.|le...dfutilité...............................déposée(s) en (7)............MÎSÎl......................................................................................................

trente novembre mil neuf cent soixante dix-huit sous le no.

.....mj'59000'2'2.....................................................................................................................................................................................................................................W

.............................Sociétë--diter"-ÜSïNAS-'SIDERüRGïüAS' DE· MrNAS-üERÂIS----S"/A----“----ÜSÏMINAS...................

au nom de ............................................................. (9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg ........................................

J.e.an....W.axwe.ilEr.,.21r25....Al.l.ée....S.cheff.er.,.Luxenib.o.ur.g....................................................................................................... (10) sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes r , susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance a ................../...........................mois.

. Le mandataire.....................

............y^UrLÎÏ..............................

IL Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie Nationale et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, en date du : 22.11.1979

Pr. le Ministre à l-LGU heures /^ - l'Économie Nationaleret des Classes Moyennes, . fi V /ψ f - N? . VI . C* * : f / Γ* 4) Λ . ST · . / Γ-a γ ‘'13 .£ ' /

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! 't r‘ b l f/i R.V. Ref : 57/79 r

BREVET D * INVENTION

DISPOSITIF POUR PRELEVER DES ECHANTILLONS DE METAL EN FUSION

Société dite : USINAS SIDERURGICAS DE MINAS GERAIS S/A -USIMINAS.

Inventeurs t Celso Dias Barao, Marco Aurélio Almada Paria, iiudoon NÊlio de Olivolra Barros»

Carlos Fernando Perdra et Geraldo das Neves Silva.

CQHV. INT. Priorité d*une demande de modèle d*utilité déposée au Brésil le 30 novembre 1978 sous le n* m 5900022 au nom de la demanderesse.

1.- L'invention concerne un dispositif destiné à prélever des échantillons dans une masse de métal en fusion.

La connaissance rapide et précise de la composition chimique d'une masse de métal en fusion est un point fondamental 5 pour la prescription de son traitement pendant qu'elle est à 1 ' état liquide.

Dans les usines sidérurgiques, la connaissance de la composition chimique d'un échantillon liquide, destiné à l'analyse, prélevé sur le bain, pour déterminer les facteurs qui 10 modifient les propriétés de l'acier sont d'une très grande . importance, et offre de grands avantages dans les opérations postérieures»

Les procédés d'échantillonnage pour l'analyse doivent répondre à certaines conditions telles que : 15 - représentativité du bain - reproductivité de l'échantillon - fonctionnalité - faible coût - facilité d'opération ' 20 On a déjà proposé, pour le prélèvement d'échantillons dans un bain de métal liquide différentes techniques qui ont été utilisées jusqu'ici.

Une technique de prélèvement assez utilisée consiste à recueillir une certaine quantité de métal à l'aide d'une lou-2^ ehe, et à la couler ensuite, dans un moule de fer ou d'acier fondu. L'utilisation de moules réfractaires, en utilisant le même procédé de prélèvement a aussi été adoptée. La mise en pratique de cette technique assez rudimentaire présente une série d’inconvénients : - Le prélèvement de l'échantillon se fait sur la surface du bain et n'est par suite pas représentatif en raison de l'hétérogénéité du bain dont on veut un-échantillon.

- On prélève des scories en même temps que le - métal.

35 - Il se produit une oxydation pendant la coulée dans le moule.

L'échantillon peut être destiné à des analyses physiques ou chimiques. Dans les analyses physiques, où l'on utilise des spectromètres d'émission, la fluorescence aux 40 rayons X, etc..., les échantillons se présentent sous la forme i * \ \ 2 0 — d'un tronc de cône, d'une plaquette, etc..e| et dans les analyses chimiques, ils se présentent sous la forme d'une petite tige.

La technique d'échantillonnage se caractérise par 5 deux procédés principaux : la technique qui est réalisée directement par introduction d'un organe de prise ou échantiUonneur dans le bain, et celle dans laquelle on sépare une portion de métal liquide au moyen d'une louche, après quoi on forme 1'échantillon.

Les types d'échantillonneurs sont aussi différents de même que leurs procédés d'utilisation.

Dans un premier type on introduit à la main, une louche dans le bain, recueillant ainsi une certaine quantité de métal liquide. On ajoute un désoxydant à la matière prélevée, 15 pour l'apaiser, dans la louche même, apres quoi on remplit un moule, normalement en fer fondu.

Cette technique présente de nombreux inconvénients tels que s - L'échantillon commence à se refroidir aussitôt 20 qu'on l'extrait du four, ce qui peut entraîner une réaction carbone/oxygène et une distorsion de l'analyse de ces deux éléments.

- La présente de scories résiduelles sur la louche modifie les conditions d'équilibre scorie/métal.

25 - La quantité d'acier dans la louche est variable, de même que la quantité d'aluminium utilisé comme désoxydant, ce qui a pour effet de faire varier l'apaisement de l'échantil-’ Ion.

Un autre échantillonneur connu est du type à 30 pompe.

Ce procédé consiste à introduire le moule directement dans le bain d'acier afin d'éviter les problèmes soulevés par la déso&ydation sans la louche. Une certaine quantité d'aluminium doit être introduite dans le moule et pour éviter 35 l'entrée de scories, on devra couvrir le moule d'un tampon qui devra se détacher après que ce moule aura traversé les scories ; on utilise généralement un tampon de carton.

Ce type d'échantillonneur présente les inconvénients suivants : 40 - Comme il est relativement massif, l'échantillon ‘x 3 Ο - se refroidit lentement de sorte que la durée de l'analyse est nécessairement plus grande.

- Sa séparation et sa mise en place en pratique dépend dans une très large mesure du facteur humain, notamment 5 pour la préparation du moule, la mise en place du désoxydant, la prise de l'échantillon et le démoulage„ - Le refroidissement influe sur la structure interne, pouvant provoquer des variations dans l'analyse par spectro- 10 métrie d'émission, surtout pour le carbone.

Dans un autre type de pompe utilisé couramment, les échantillons sont difficiles à extraire du moule, et leur . . préparation demande une durée démesurément longue. Cependant, il satisfait aux exigences suivantes : 1 - Représentativité du bain.

- Les échantillons obtenus conviennent pour l'analyse dans une proportion de 95 °/>» - Les surfaces et dimensions sont satisfaisantes et permettent de procéder à une analyse double et de former égale- 20 ment une éprouvette miniature pour l'analyse du carbone, de l'oxygène, et de l'azote.

D'autre part, l'échantillonnage avec ces pompes est lent et leur manipulation est difficile.

Depuis 1962, l'aciérie LD d'Ijmuiden a adopté une 2çj troisième méthode qui fait tomber la proportion d'échantillons rejetés de 20 à 13 °/>. On a obtenu un gàin de temps de 100 secondes, et la durée totale, depuis le prélèvement de l'échantillon jusqu’à la réception des résultats dans la cabine de * contrôle a été ramenée à 275 secondes, go “ Tube sous vide pour l'échantillonnage dans la louche.

Ce type d'échantillonneur est constitué par une éprouvette de verre dans laquelle on a fait le vide, et qui se brise, quand une de ses extrémités spécialement préparée 35 entre en contact avec le métal liquide provoquant l'aspiration du métal dans le tube de façon à former un échantillon cylindrique d'un diamètre d'environ 3 mm.

Cet échantillonneur présente l'avantage que le prélèvement d'échantillon et l'analyse par un analyseur déter-40 miné, principalement pour le carbone et le soufre, sont rapides.

- Echantillaneur à immersion du type dit "Pirulite".

* *= 4.- Εη raison des inconvénients de l'échantillonnage à la louche et de la difficulté des échantillonnage à la pompe, les aciéries ont remplacé ces deux derniers types par les échantillonneurs à immersion du type dit "pirulite”.

5 Cet échantiHonneur est constitué par un moule monté dans un tube de carton qui est fixé à l'extrémité d'une •i lanche d'acier que l'on introduit dans le baine

Ce type d'échantillonnage offre une bonne représentativité car il est réalisé à l'intérieur du bain, sans contact 10 avec l'air et sans manipulation intermédiaire, évitant toute , contamination et toute perte de carbone«

Cependant, le type d'échantillon obtenu présente des défauts dûs à un mauvais remplissage du moule, au mauvais état de la surface de ce moule, à la présence de bulles, de 15 micro-fissures, etc.,.

Deux facteurs principaux sont responsables de la qualité de l'échantillon : la température de l'acier et la durée d'immersion. Si la température de l'acier est élevée, il — i se produit des soufflures, et si élle est basse, on rencontre 20 des difficultés pour le remplissage du moule. Si la durée d'immersion est courte, le remplissage se fait mal, et, si elle est longue, le tube de carton se recouvre d'acier«

Le contrôle de la vitesse, de la profondeur et de la durée de l'immersion ainsi que de la température de l'acier sont 25 des facteurs importants dans ce type d'échantillonnage.

Une aciérie qui adopte en permanence ce type d'échantillonnage en espère une bonne reproductivité de 1'opération „ avec lfc plus faible dépendance possible de l'opérateur.

• Les échantillonneurs cités sont généralement importés 30 et sont faits en acier, coûtant environ 400 °/o de plus que le dispositif que l'invention présente comme modèle d'usage.

L'aspiration de l'acier que l'on doit échantillonner est, dans beaucoup de cas, effectuée au moyen d'une pompe à main adaptée à l'extrémité supérieure de 1'échantillonneur. Un 35 échantillonneur du type "pirulite", par exemple n'utilise pas de pompe du fait qu'il possède un moule sous vide en forme de rondelle qui se prolonge sous forme d'une petite tige» Après l'échantillonnage, on sépare la rondelle de la tige pour qu'elles soient examinées dans des équipements différents* 4(3 En plus du coût élevé de ces échantillonneurs (t »i 5 · ~ importés, ces derniers soulèvent des problèmes dûs à une ségrégation dans le tube inférieur, en bas de l’échantillon en forme de rondelle0 Ce défaut masquera ensuite le résultat de l’analyse, de sorte que l’on sera fréquemment amené à analyser 5 des parties différentes d’un même échantillon pour comparer les valeurs rencontrées.

Le dispositif de l’invention est caractérisé en ce qu’il est constitué par un moule en forme de tige, ce moule étant fait de verre, de quartz ou autre.

10 Le dispositif pour l’échantillonnage de.métal en fusion de l’invention supprime l’importation et la ségrégation, sa fabrication étant en outre très simple. Il est constitué par un échantilloqneur pour le prélèvement de métal liquide par immersion qui répond à toutes les exigences posées jusqu’à ce 15 jour; en effet, son prix de revient est bas, son fonctionnement très bon, il donne une bonne représentation du bain, l’échantillonnage est très bien reproductible, il permet une analyse rapide et précise par les procédés et avec les appareils d’analyses courants, et de plus on peut très bien l’adapter à un 20 système mécanisé pour l’immersion dans le bain, - L’invention sera mieux comprise en regard de la desctiption ci-après et du dessin unique annexé, représentant un exemple de réalisation du dispositif d’échantillonnage de 1 ’ invention.

25 La figure unique représente le dispositif qui comprend un tube de verre 1 qui sert également de moule, fournissant un échantillon du type "tige”, idéal pour l’analyse par les procédés chimiques et avec les instruments courants. L’échantillon fourni par ce dispositif présente une surface 30 excellente exempte de bulles et de contaminations par la scorie, bien compacte, ne nécessitant aucune préparation supplémentaire pour l’analyse.

Le tube utilisé pour le moule pourra être fait de verre commun ou de quartz, pendant que son diamètre interne 35 pourra varier de 2 à 8 mm.

Ce tube pourra être du type capillaire ouvert à ses deux extrémités, de sorte qu’il pourra se remplir de métal fondu sous l’effet de la pression ferrostatique, ou du type tube à vide qui donne de meilleurs résultats en ce qui concerne ko le remplissage.

r • v \ · 6.-

Le revêtement du tube de verre, pour la protection pendant qu’on l’immerge dans le bain liquide, est constitué d’un tube de carton 2, dont le diamètre est supérieur à celui du tube de verre 1, fabriqué spécialement et présentant des 5 propriétés spécifiques pour ce genre de travail0

Un revêtement interne, placé entre les tubes de verre et de carton, a pour objet de protéger et de fixer le moule en verre. Ce revêtement peut être constitué par une masse réfractaire 3, du plâtre, du ciment, du sable à mouler, etc..., 10 ce revêtement étant pourvu de canaux d’aération sur toute la longueur et parallèlement au moule de verre«

Sur l’extrémité avant du tube de carton est adaptée une capsule fusible 4 qui peut être faite d'acier commun, d'aluminium, etc,,, suivant son utilisation. L'épaisseur de 15 cette capsule doit être telle que sa fusion soit complète lorsque 1'échantillonneur a atteint la profondeur voulue. La capsule 4 pourra être concave quand l'extrémité du moule de verre s'avancera au delà des limites de protection du carton 2 et de la masse réfractaire 3, ou pourra être plane quand cette 20 extrémité sera suffisamment protégée dans le tube de carton, ce qui dépend de l'application à laquelle elle est destinée.

Le dispositif est immergé dans le bain de métal, d’une façon non illustrée dans lé dessin annexé. Pour que la tfe arrondie du moule 1 rie fonde pas en prenant contact avec 25 la scorie, il est prévu une capsule fusible 4 qui fondra seulement quand elle atteindra la masse métallique sur laquelle on doit prélever un échantillon. Dans le oas contraire, s'il se produisait une fusion prématurée de la capsule 4, l'échantillon prélevé ne serait pas représentatif.

30 L'acier est aspiré par le vide existant dans le moule 1 jusqu'auprès de l'autre extrémité et se solidifie à • l’intérieur de ce moule sous forme d’une tige.

L'introduction de ce dispositif dans le bain liquide pourra être faite mécaniquement ou à la main, en observant 35 cependant les facteurs suivants : vitesse d'immersion, profondeur d'immersion, durée d'immersion, température du bain qui • caractériseront l'échantillon.

Claims (2)

1. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moule en forme de tige est placé dans 1 ' in-10 térieur d'un tube de carton, son axe coïncidant avec l'axe de ce dernier tube« Λ
2. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caracté risé en ce que entre le moule de verre et le tube de carton, on prévoit une chemise faite d'une masse réfractaire au moyen 15 de laquelle est fixé le moule de verre. ΐ