FR2560993A1

FR2560993A1 - Device of the lance type for measurement and withdrawal of a sample for determination of the characteristics of a molten metal

Info

Publication number: FR2560993A1
Application number: FR8403679A
Authority: FR
Inventors: Alain Chevaillier; Alain Herson; Dominique Klesse; Rene Perquin
Original assignee: SOLMER
Current assignee: SOLMER
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1985-09-13
Also published as: FR2560993B1

Abstract

The device 4 is intended to be dipped momentarily in a bath of molten metal, then to be withdrawn therefrom. This device includes, on the one hand, first means 8 sensitive to temperature, capable of measuring the temperature of the metal bath, on the other hand, an internal chamber 15 communicating with the outside by an opening 16, this chamber being fitted with second means 20 sensitive to temperature. This device 4 includes, furthermore, a housing 32 forming a mould, independent of the internal chamber 15, this housing 32 communicating with the outside and allowing a sample of solidified metal to be obtained.

Description

DISPOSITIF DU TYPE LANCE DE MESURE ET DE PRELEVEMENT
D'ECHANTILLON POUR LA DETERMINATION DE CARACTERISTIQUES
D'UN METAL EN FUSION.DEVICE OF THE LANCE AND MEASUREMENT TYPE
SAMPLE FOR DETERMINING CHARACTERISTICS
OF A FUSED METAL.

L'invention est relative à un dispositif, du type lance de mesure et de prélèvement d'échantillon1 pour la détermination de caractéristiques d'un métal en fusion5 des tiné à être immergé momentanément dans un bain de métal en fusion, puis à en etre retiré, ce dispositif comportant, d'une part, à son extrémité destinée à être plongée dans le bain de métal, des premiers moyens sensibles à ' la température, propres à repérer la température du bain de métal, d'autre part, une chambre interne communiquant avec l'extérieur par une ouverture, cette chambre étant destinée à etre remplie de métal liquide, notamment par gravité ou par pression ferrostatique, lors de l'immersion, ladite chambre étant équipée de seconds moyens sensibles à la température permettant de détecter un changement de phase lors de la solidification du métal. The invention relates to a device, of the measurement lance and sample collection type1 for determining the characteristics of a molten metal5 of the tines to be momentarily immersed in a bath of molten metal, then to be removed therefrom , this device comprising, on the one hand, at its end intended to be immersed in the metal bath, first means sensitive to 'temperature, capable of identifying the temperature of the metal bath, on the other hand, an internal chamber communicating with the outside through an opening, this chamber being intended to be filled with liquid metal, in particular by gravity or by ferrostatic pressure, during immersion, said chamber being equipped with second temperature-sensitive means making it possible to detect a change phase when the metal solidifies.

Des dispositifs de ce genre sont connus et utilisés, notamment, pour déterminer des caractéristiques d'un bain d'acier en fusion dans un convertisseur. Dans ce cas, un appareil de manipulation situé au-dessus du convertisseur est équipé de la lance et assure l'immersion de la lance dans le bain de métal en fusion, puis son extraction. Devices of this type are known and used, in particular, for determining the characteristics of a bath of molten steel in a converter. In this case, a handling device located above the converter is equipped with the lance and ensures the immersion of the lance in the bath of molten metal, then its extraction.

En plus des informations obtenues directement lors de l'immersion, notamment température du bain de métal en fusion, et teneur en carbone à partir du changement de phase ()iquidus), on exploite ultérieurement, par des analyses, un échantillon solidifié retiré du bain à l'aide de la lance
L'invention a pour but, surtout, de rendre le dispositif du type lance, du genre défini précédemment, tel qu'il réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tel qu'il permette d'obtenir dans de meilleures conditions un échantillon solide, rapidement utilisable pour des analyses. On souhaite, en outre, que le dispositif du type lance soit d'une construction simple et compacte permettant son utilisation avec les appareils de manipulation habituels.In addition to the information obtained directly during immersion, in particular temperature of the molten metal bath, and carbon content from the phase change () iquidus), a solidified sample removed from the bath is subsequently used for analysis. using the spear
The object of the invention is, above all, to make the device of the lance type, of the kind defined above, such that it better responds than hitherto to the various requirements of practice and in particular as it makes it possible to obtain in better conditions a solid sample, quickly usable for analyzes. It is further desired that the device of the lance type be of a simple and compact construction allowing its use with the usual handling devices.

Selon l'invention, un dispositif, du type lance de mesure et de prélèvement d'échantillon, pour la détermination de caractéristiques d'un métal en fusion, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait qu'il comporte un logement, formant moule, indépendant de la susdite chambre interne équipée des seconds moyens sensibles à la température, ce logement communiquant avec l'extérieur par une ouverture permettant son remplissage en métal liquide, par pression ferrostatique, lors de l'immersion du dispositif dans le ba in, ce qui permet ainsi d'obtenir un échantillon de métal so solidifié. According to the invention, a device, of the lance and measurement and sample collection type, for determining the characteristics of a molten metal, of the kind defined above, is characterized in that it comprises a housing, forming mold, independent of the above-mentioned internal chamber equipped with second temperature-sensitive means, this housing communicating with the outside by an opening allowing it to be filled with liquid metal, by ferrostatic pressure, during the immersion of the device in the bath, thereby obtaining a sample of solidified metal.

Généralement, le dispositif du type lance a une forme cylindrique allongée. Generally, the lance type device has an elongated cylindrical shape.

De préférence, les projections orthogonales, sur un plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif, des premiers moyens sensibles à la température, de la chambre interne, et du logement formant moule, sont extérieures les unes aux autres, tout en étant situées à l'intérieur du contour de la section transversale du dispositif. Généralement, cette section transversale est circulaire et son diamètre est inférieur ou égal à 80 mm. Preferably, the orthogonal projections, on a transverse plane perpendicular to the longitudinal axis of the device, of the first temperature-sensitive means, of the internal chamber, and of the housing forming the mold, are external to each other, while being located inside the contour of the cross section of the device. Generally, this cross section is circular and its diameter is less than or equal to 80 mm.

Avantageusement, le logement formant moule est situé, suivant la direction longitudinale du dispositif, sensiblement au meme niveau que la susdite chambre interne. Advantageously, the mold-forming housing is located, in the longitudinal direction of the device, substantially at the same level as the said internal chamber.

Le logement formant moule peut déboucher, par l'intermédiaire d'un tube, notamment en quartz, à l'extremite longitudinale du dispositif munie des premiers moyens sensibles à la température, à côté de ces moyens, tandis que la susdite chambre interne est reliée à
L'extérieur par une ouverture située dans la paroi latérale du dispositif et en retrait par rapport à la susdite extrémité. Cette ouverture est généralement prévue dans la partie de la chambre interne la plus éloignée de la susdite extrémité.The mold-forming housing can open out, via a tube, in particular made of quartz, at the longitudinal end of the device provided with the first temperature-sensitive means, next to these means, while the said internal chamber is connected at
The outside by an opening located in the side wall of the device and set back with respect to the aforesaid end. This opening is generally provided in the part of the internal chamber furthest from the said end.

Le dispositif du type lance, selon l'invention, c;*pwend avantageusement un corps réalisé par moulage d'un sable de fonderie, ou analogue, enrobé d'un liant, notamment Pe slble dit de Croning ; la susdite chambre interne peut être limitée par une paroi formée par le sable lui-même tandis que le logement formant moule de prélèvement de l'échantillon est limité par une paroi métallique. The device of the lance type, according to the invention, c; * pwend advantageously a body produced by molding a foundry sand, or the like, coated with a binder, in particular Pe slble said of Croning; the aforesaid internal chamber can be limited by a wall formed by the sand itself while the housing forming the sample collection mold is limited by a metal wall.

Avantageusement, la susdite paroi métallique forme un moule proprement dit pour l'échantillon, et est réalisée à l'aide de deux-demi-coquilles creuses dont les concavités sont tournées l'une vers l'autre. Ces deux demi-coquilles peuvent être simplement appliquées l'une contre l'autre et maintenues par surmoulage du sable sur le moule, de telle sorte que, lors de ld désagrégation du corps, les deux demi-coquilles métalliques se séparent d'elles-mêmes et libèrent l'échantillon solidifié qu'elles contiennent.Un élément métallique raidisseur, notamment formé par un tube, est prévu de préférence dans le corps en sable moulé ou analogue ; cet élément raidisseur. s'étend sensiblement suivant l'axe longitudinal du corps, ou au voisinage de cet axe ; lorsque cet élément raidisseur est formé par un tube, il est avantageusement utilisé pour le passage de fils de liaison entre les premiers et les seconds moyens sensibles à la température, généralement formés par un. thermocouple, et un connecteur électrique situés à l'arrière du dispositif. Advantageously, the aforesaid metal wall forms a mold proper for the sample, and is produced using two hollow half-shells whose concavities are turned towards one another. These two half-shells can be simply applied one against the other and held by overmolding the sand on the mold, so that, during the disintegration of the body, the two metal half-shells separate from each other. same and release the solidified sample which they contain. A metallic stiffening element, in particular formed by a tube, is preferably provided in the body of molded sand or the like; this stiffening element. extends substantially along the longitudinal axis of the body, or in the vicinity of this axis; when this stiffening element is formed by a tube, it is advantageously used for the passage of connecting wires between the first and second temperature-sensitive means, generally formed by one. thermocouple, and an electrical connector located on the back of the device.

La partie du corps en sable moulé, ou analogue, comprenant le logement formant moule de prélèvement d'échantillon est entouré d'une enveloppe en matière ne résistant pas à l'in.meision dans le bain de métal en fusion, notamment une enveloppe en carton d'épaisseur réduite, notamment inférieure à 6 mm, tandis que le reste du dispositif est entouré par une enveloppe plus épaisse susceptible de résister suffisamment à l'immersion ; l'ensemble est tel qu'après immersion du dispositif dans le bain de métal en fusion, et après retrait de ce dispositif, l'enveloppe en matière qui ne résiste pas à l'immersion a pratiquement disparu, et la partie du corps, qui était préalablement entourée par ctt env-1oppe, pcut être facilement brisée pour libérer 1 échanzillon dc métal solide contenu dans le moule. The part of the body of molded sand, or the like, comprising the housing forming the sample collection mold is surrounded by an envelope of material not resistant to in.meision in the bath of molten metal, in particular an envelope made of cardboard of reduced thickness, in particular less than 6 mm, while the rest of the device is surrounded by a thicker envelope capable of withstanding immersion sufficiently; the assembly is such that after immersion of the device in the bath of molten metal, and after removal of this device, the envelope of material which does not resist immersion has practically disappeared, and the part of the body, which was previously surrounded by ctt env-1oppe, pcut be easily broken to release 1 sample of solid metal contained in the mold.

Lorsque ce moule est formé par deux demi-coquilles métalliques, ces dernières sont avantageusement agencées de manière à fournir un échantillon en forme de "médaille double" c'est-à-dire que la partie de l'échantillon directement attenante à une tgt correspondant au canal d'entrée du moule, a la forme d'une médaille relativement épaisse (épaisseur de l'ordre de 10 à 12 mm), tandis que la partie de l'échantillon opposée à la susdite tige, est formée par un prolongement moi épais de la susdite médaille, ce prolonguement ayant une épaisseur de l'ordre de 4 mm, permettant un découpage de pastilles de métal par poinçonnage.Les demi-coquilles ont des formes appropriées pour obtenir un tel échantillon et comportent une chambre principale de plus forte profondeur, prolongée, à son extrémité opposée à l'entrée du canal7 par une chambre de. plus faible profondeur, mais ayant de préférence la même largeur. When this mold is formed by two metal half-shells, the latter are advantageously arranged so as to provide a sample in the form of a "double medal", that is to say that the part of the sample directly adjacent to a corresponding tgt at the inlet channel of the mold, has the shape of a relatively thick medal (thickness of the order of 10 to 12 mm), while the part of the sample opposite the aforesaid rod, is formed by an extension moi thick of the aforementioned medal, this extension having a thickness of the order of 4 mm, allowing cutting of metal pellets by punching. The half-shells have shapes suitable for obtaining such a sample and comprise a main chamber of stronger depth, extended, at its end opposite to the entrance to channel 7 by a chamber. shallower depth, but preferably having the same width.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après, à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n est nullement limitatif. The invention consists, apart from the arrangements set out above, of certain other arrangements which will be more explicitly discussed below, in connection with a particular embodiment described with reference to the attached drawings, but which n is in no way limiting.

La figure 1, de ces dessins, est un schéma simplifié d'un convertisseur surmonté d'un appareil de manipulation de lance de prélèvement. FIG. 1, of these drawings, is a simplified diagram of a converter surmounted by an apparatus for handling a sampling lance.

La figure 2 est une coupe suivant II-TI figure 4 d'un dispositif du type lance de mesure et de prélèvement d'échantillon selon l'invention. Figure 2 is a section along II-TI Figure 4 of a device of the lance type for measurement and sample collection according to the invention.

La figure 3 est une coupe suivant III-III figure 4, au niveau du moule pour l'échantillon. Figure 3 is a section along III-III Figure 4, at the mold for the sample.

La figure 4 est une vue de droite, par rapport à la figure 2, suivant IV-IV figure 2. Figure 4 is a right view, with respect to Figure 2, along IV-IV Figure 2.

La figure 5 est une coupe transversale suivant V-V figure 2. Figure 5 is a cross section along V-V Figure 2.

La figure 6, enfin, est une section suivant VI-VI du moule. Figure 6, finally, is a section along VI-VI of the mold.

En se reportant à la figure 1 des dessins, on peut voir un convertisseur 1 schématiquement représenté contenant un bain 2 de métal liquide en fusion. A titre indicatif, la hauteur d'un tel convertisseur est de l'ordre d'une dizaine de mètres. Un appareil de manipulation 3 r schématiquement représenté, peut se déplacer, dans un plan horizontal, audessus de ce convertisseur, et suivant le sens vertical de manière, notamment, à permettre d'immerger dans le bain de métal 2 un dispositif 4 du type lance de mesure et de prélèvement d'échantillon, pour la détermination de caractéristiques du métal en fusion.Après immersion momentanée (le temps d'immersion étant de l'ordre de quelques secondes, par exemple de l'ordre de 5 ou 5 secondes) de la lance 4 dans le bain 2, celle-ci est retirée du bain et transportée, par l'appareil 3, au-dessus d'une goulotte de récupération 5. Les moyens de préhension, de l'appareil 3, qui maintiennent la lance 4, libèrent alors celle-ci qui tombe dans la goulotte 5 pour être récupérée à la partie inférieure 6 de cette goulotte. Il est à noter que la hauteur H de la goulotte 5 peut être de l'ordre d'une vingtaine de mètres. Referring to Figure 1 of the drawings, one can see a converter 1 schematically shown containing a bath 2 of molten liquid metal. As an indication, the height of such a converter is of the order of ten meters. A handling device 3 r schematically represented, can move, in a horizontal plane, above this converter, and in the vertical direction so as, in particular, to allow immersion in the metal bath 2 a device 4 of the lance type measurement and sampling, for determining the characteristics of the molten metal. After momentary immersion (the immersion time being of the order of a few seconds, for example of the order of 5 or 5 seconds) the lance 4 in the bath 2, the latter is removed from the bath and transported, by the apparatus 3, over a recovery chute 5. The gripping means, of the apparatus 3, which hold the lance 4, then release it which falls into the chute 5 to be recovered at the lower part 6 of this chute. It should be noted that the height H of the chute 5 can be of the order of twenty meters.

Après ce bref rappel qui a permis de situer un mode d'utilisation d'une lance de mesure et de prélèvement d'échantillon, on va considérer la lance proprement dite, conforme à l'invention, en se reportant aux figures 2 à 6. After this brief reminder which has made it possible to locate a mode of use of a measuring lance and sample taking, we will consider the lance itself, in accordance with the invention, with reference to FIGS. 2 to 6.

Comme visible sur la figure 2, la lance 4 comporte, d'une part, à son extrémité 7 destinée à être plongée dans le bain de métal 2, des premier moyens sensibles à la température, notamment formés par un thermocouple 8. Ce thermocouple comprend une embase 9 logée dans le corps 10 de la lance et une partie de mesure il qui fait saillie vers l'extérieur par rapport à l'extrémité 7. Cette partie de mesure 11 est recouverte par une coupelle 12 métallique servant de protection et qui entrera en fusion dans le bain 2. As shown in FIG. 2, the lance 4 comprises, on the one hand, at its end 7 intended to be immersed in the metal bath 2, first temperature-sensitive means, in particular formed by a thermocouple 8. This thermocouple comprises a base 9 housed in the body 10 of the lance and a measurement part 11 which projects outwards relative to the end 7. This measurement part 11 is covered by a metal cup 12 serving as protection and which will enter molten in the bath 2.

tUne protection mécanique supplémentaire peut être prévue sous la forme dtun étrier métallique t3 chevauchant la coupelle 12. Ce thermocouple 8 permet de repérer la température du bain 2 de métal en fusion, lors de l'immersion de la lance 4, les bornes de ce thermocouple étant reliées, par des fils électriques 14 à un connecteur de liaison à un appareil électrique (non représenté) fournissant l'indication de la température à partir de la différence de potentiel aux bornes du thermocouple 8.tAn additional mechanical protection can be provided in the form of a metal stirrup t3 straddling the cup 12. This thermocouple 8 makes it possible to identify the temperature of the bath 2 of molten metal, during the immersion of the lance 4, the terminals of this thermocouple being connected, by electrical wires 14, to a connector for connection to an electrical appliance (not shown) providing the indication of the temperature from the potential difference across the thermocouple 8.

Comme visible sur les dessins, la lance 4 a généralement une forme cylindrique allongée dont le diamètre
D est avantageusement inférieur ou égal à 80 mm, la longueur de la lance pouvant être de l'ordre de I m ou plus.As can be seen in the drawings, the lance 4 generally has an elongated cylindrical shape whose diameter
D is advantageously less than or equal to 80 mm, the length of the lance can be of the order of I m or more.

Généralement, l'appareil 3 de manipulation est prévu pour saisir des lances 4 ayant un diamètre D de l'ordre de celui indiqué précédemment. L'axelongitudinal de la lance 4 est désigné par A sur la figure 2 ; comme visible sur cette figure1 le thermocouple 8 est décalé, radialementr par rapport à cet axe.Generally, the handling device 3 is provided for gripping lances 4 having a diameter D of the order of that indicated above. The longitudinal axis of the lance 4 is designated by A in FIG. 2; as visible in this figure1 the thermocouple 8 is offset, radially relative to this axis.

La lance 4 comporte, en outre, dans son corps 10, une chambre interne 15 communiquant, avec l'extérieur, par une ouverture 16 (figure 5). De préférence, cette ouverture est formée par un trou, notamment circulaire, prévu dans la paroi cylindrique du corps 10 vers l'extrémité 17, de la chambre 15, éloignée de l'extrémité 7 de la lance. The lance 4 further comprises, in its body 10, an internal chamber 15 communicating, with the outside, through an opening 16 (FIG. 5). Preferably, this opening is formed by a hole, in particular circular, provided in the cylindrical wall of the body 10 towards the end 17, of the chamber 15, distant from the end 7 of the lance.

Le corps 10 est avantageusement réalisé par moulage d'un sable de fonderie, ou analogue, enrobé d'un liant, tel que le sable connu sous la dénomination "sable de
Croning". La chambre interne 15 est limitée par une paroi 18 formée par le sable, ou analogue, lui-meme. La chambre 15 a une forme légèrement tronconique, dont la section transversale diminue progressivement en direction de l'extrémité 17.The body 10 is advantageously produced by molding a foundry sand, or the like, coated with a binder, such as sand known under the name "sand of
Croning ". The internal chamber 15 is limited by a wall 18 formed by the sand, or the like, itself. The chamber 15 has a slightly frustoconical shape, the cross section of which gradually decreases towards the end 17.

Les géneratrices de la paroi 18 présentent ainsi un angle de dépouille facilitant, lors de la préparation du corps 10, le démoulage d'un noyau dont l'empreinte constitue la chambre 15. L'axe de cette chambre 15 est décalé, radialement, par rapport à l'axe A,du côté opposé au thermocouple 8, comme bien visible sur les figures 2 et 4. La chambre 15 présente une ouverture 19, à son extrémité voisine de l'extrémité 7, ladite ouverture 19 étant prévue pour recevoir des seconds moyens sensibles à la température, formés par un second thermocouple 20.La partie de ce thermocouple, en forme de
U, destinée au repérage de la température, est tournée vers 1' intérieur de la chambre 15, tandis que l'embase 21 de ce thermocouple est tournée du côté opposé, les bornes de ce thermocouple étant reliées par des fils électriques 22 à un connecteur C de raccordement électrique.The generators of the wall 18 thus have a clearance angle facilitating, during the preparation of the body 10, the demolding of a core whose imprint constitutes the chamber 15. The axis of this chamber 15 is offset, radially, by relative to the axis A, on the side opposite to the thermocouple 8, as clearly visible in FIGS. 2 and 4. The chamber 15 has an opening 19, at its end close to the end 7, said opening 19 being designed to receive second temperature-sensitive means, formed by a second thermocouple 20. The part of this thermocouple, in the form of
U, intended for identifying the temperature, is turned towards the interior of the chamber 15, while the base 21 of this thermocouple is turned on the opposite side, the terminals of this thermocouple being connected by electrical wires 22 to a connector C of electrical connection.

Comme visible sur la figure 2, l'extrémité du corps 10, voisine de l'extrémité 7 de la lance, présente une cavité 23 en forme de puits, limitée par une paroi annulaire extérieure 24. Les embases 9 et 21 sont logées, au moins en partie, dans cette cavité 23, laquelle est ensuite remplie d'un ciment réfractaire, notamment à base d'alumine, formant un bouchon ou un capuchon 25. As can be seen in FIG. 2, the end of the body 10, close to the end 7 of the lance, has a cavity 23 in the form of a well, limited by an outer annular wall 24. The bases 9 and 21 are housed at less partially, in this cavity 23, which is then filled with a refractory cement, in particular based on alumina, forming a plug or a cap 25.

La distance 1 entre le centre du trou 16 et le fond opposé de la chambre 15 est avantageusement comprise entre 10 et 15 cm, et notamment de l'ordre de 13 cm. La distance L (figure 2) entre le centre du trou 16 et la face transversale de l'extrémité 7 de la lance est avantageusement d'environ 20 cm. Le diamètre moyen de la chambre 15, c'est à-dire le diamètre de cette chambre sensiblement à mi-longueur, est compris entre 15 mm et 30 mm et est avantageusement de l'ordre de 20 mm. L'extrémité 17 de la chambre 15 est reliée par un canal 26, servant d'évent, à une chambre 27, située en arrière du corps 10, par rapport au sens d'immersion dans le bain. Ce canal 26 permet aux gaz chauds entraînés dans la chambre 15, de s 'évacuer vers la chambre 27. Un filtre 28 est avantageusement prévu à milongueur du canal 26 pour retenir les éventuelles remontées de métal. The distance 1 between the center of the hole 16 and the opposite bottom of the chamber 15 is advantageously between 10 and 15 cm, and in particular of the order of 13 cm. The distance L (Figure 2) between the center of the hole 16 and the transverse face of the end 7 of the lance is advantageously about 20 cm. The average diameter of the chamber 15, that is to say the diameter of this chamber substantially at mid-length, is between 15 mm and 30 mm and is advantageously of the order of 20 mm. The end 17 of the chamber 15 is connected by a channel 26, serving as a vent, to a chamber 27, situated behind the body 10, relative to the direction of immersion in the bath. This channel 26 allows the hot gases entrained in the chamber 15, to be evacuated towards the chamber 27. A filter 28 is advantageously provided in the middle of the channel 26 to retain any metal rises.

La partie arrière 10a du corps 10 a un diamètre inférieur à celui de la partie du corps 10 dans laquelle se trouve la chambre 15, de manière à constituer une sorte de queue cylindrique sur laquelle est enfilée à force l'extrémité d'une enveloppe cylindrique 29 en carton. The rear part 10a of the body 10 has a diameter less than that of the part of the body 10 in which the chamber 15 is located, so as to constitute a sort of cylindrical tail on which the end of a cylindrical envelope is forced 29 in cardboard.

L'épaisseur E de cette enveloppe 29 est relativement forte, notamment supérieure à 10 mm et avantageusement de l'ordre de 12 mm. D-une manière plus générale, l'épaisseur E est choisie de manière que l'enveloppe 29 ne soit pas completement détruite par l'immersion pendant quelques secondes dans le bain de métal en fusion, et ait une résistance mécanique suffisante pour servir de support au corps 10 lors rlu retrait du bain.The thickness E of this envelope 29 is relatively large, in particular greater than 10 mm and advantageously of the order of 12 mm. D-more generally, the thickness E is chosen so that the casing 29 is not completely destroyed by immersion for a few seconds in the bath of molten metal, and has sufficient mechanical strength to serve as a support to the body 10 when rlu withdrawal from the bath.

Une enveloppe externe 30 en matière "fusible",notamment en carton dont l'épaisseur e est relativement faible entoure l'enveloppe 29 et le corps 10 jusqu'à la face transversale avant de l'extrémité 7 de la lance. Lorsque l'enveloppe 30 est en carton, son épaisseur e est inférieure à 6 mm de telle sorte que lors du retrait de la lance du bain de métal en fusion, ladite enveloppe 30 a été détruite au niveau de la partie du corps 10 de plus fort diamètre. An outer casing 30 of "fusible" material, in particular of cardboard whose thickness e is relatively small, surrounds the casing 29 and the body 10 up to the front transverse face of the end 7 of the lance. When the envelope 30 is made of cardboard, its thickness e is less than 6 mm so that when the lance is withdrawn from the molten metal bath, said envelope 30 has been destroyed at the part of the body 10 more large diameter.

Le corps 10 comporte un élément métallique raidisseur avantageusement formé par un tube métallique 31 situé au voisinage de l'axe longitudinal du corps 10. Du fait de la présence de la chambre 15, le tube 31 est légèrement incliné par rapport à cet axe, de telle sorte que son extrémité avant 31a soit décalée radialement par rapport à la chambre 15 ; le centre de cette extrémité 31a se trouve au voisinage de l'axe de l'embase 9 du thermocouple 8.Le tube 31 est incliné de telle sorte que son extrémité arrière 31L se trouve beaucoup plus près de l'axe A que l'extrémité avant 31a. Cette extrémité 31b se trouve dans le plan de la face transversale arrière de la queue 10a. Le tube 31 sert avanteugement de conduit pour le passage des fils de liaison électrique 14 et 22 des thermocouples 8 et 20, vers leur connecteur de branchement C. The body 10 comprises a metallic stiffening element advantageously formed by a metal tube 31 located in the vicinity of the longitudinal axis of the body 10. Due to the presence of the chamber 15, the tube 31 is slightly inclined relative to this axis, of such that its front end 31a is offset radially relative to the chamber 15; the center of this end 31a is located near the axis of the base 9 of the thermocouple 8. The tube 31 is inclined so that its rear end 31L is much closer to the axis A than the end before 31a. This end 31b lies in the plane of the rear transverse face of the tail 10a. The tube 31 serves as a conduit for the passage of the electrical connection wires 14 and 22 of the thermocouples 8 and 20, to their connection connector C.

La lance 4 comporte un logement 32 (figures 3, 4 et 6) formant moule indépendant de la chambre interne 15, ce logement communiquant avec l'extérieur par une ouverture 33 permettant son remplissage en métal liquide lors de l;immersion de la lance 4 dans le bain 2, ce qui permet d'obtenir un échantillon de métal solidifié, indépendant de celui recueilli dans la chambre 15, et directement exploitable pour des analyses ou des mesures ulterieures
Comme visible sur la figure 4, les proXectlons orthogonales, sur un plan transversal, perpendiculaire à l'axe A du dispositif, du thermocouple ô, de la chambre interne 15 et du logement 32 formant moule2 sont extérieures les unes aux autres1 tout en étant situées à l'intérieur du contour de la section transversale du dispositif, et plus précisément à l'intérieur du contour de la section transver- sale du corps 10. Par rapport au plan diamétral P de ce corps 10, le thermocouple 8 et la chambre 15 sont situés, dans leur majeure partie, d'un même côté de ce plan P ; l'axe du thermocouple 8 et l'axe la chambre 15 sont para3.lèles et situés dans un plan Pi à distance g de P. La distance g est supérieure au rayon de l'embase 9 du ther couple 8.The lance 4 comprises a housing 32 (Figures 3, 4 and 6) forming a mold independent of the internal chamber 15, this housing communicating with the outside through an opening 33 allowing it to be filled with liquid metal during the immersion of the lance 4 in bath 2, which makes it possible to obtain a solidified metal sample, independent of that collected in chamber 15, and directly usable for subsequent analyzes or measurements
As visible in FIG. 4, the orthogonal proXectlons, on a transverse plane, perpendicular to the axis A of the device, of the thermocouple le, of the internal chamber 15 and of the housing 32 forming the mold2 are external to each other1 while being located inside the contour of the cross section of the device, and more precisely inside the contour of the transverse section of the body 10. With respect to the diametral plane P of this body 10, the thermocouple 8 and the chamber 15 are located, for the most part, on the same side of this plane P; the axis of the thermocouple 8 and the axis of the chamber 15 are parallel and situated in a plane Pi at a distance g from P. The distance g is greater than the radius of the base 9 of the ther couple 8.

Le logement 32 a une section transversale de forme rectangulaire, comme visible sur la figure 4; la grande dimension de cette section rectangulaire étant orientée parallèlement au plan P. Le plan moyen P2 du logement 32 est parallèle au plan P et est situé du côté de ce plan P opposé à P1. The housing 32 has a rectangular cross section, as shown in Figure 4; the large dimension of this rectangular section being oriented parallel to the plane P. The mean plane P2 of the housing 32 is parallel to the plane P and is located on the side of this plane P opposite to P1.

Généralement, le diamètre de la chambre 15 est supérieur à celui du thermocouple 8. On dispose le logement 32 de telle sorte que son axe longitudinal 34 soit situé a une distance hl de l'axe du thermocouple B inférieure à la distance h2 entre cet axe 34 et celui de la chambre 15 On utilise ainsi au mieux l'espace disponible à l'intérieur du contour de la section transversale du corps 10. Naturelle- ment, si le thermocouple 8 avait un diamètre supérieur à celui de la chambre 15, la disposition de l'axe 34 serait différente de telle sorte que l'on ait h2 inférieur à hi. Generally, the diameter of the chamber 15 is greater than that of the thermocouple 8. The housing 32 is arranged so that its longitudinal axis 34 is located at a distance hl from the axis of the thermocouple B less than the distance h2 between this axis 34 and that of the chamber 15 The space available inside the contour of the cross section of the body 10 is thus best used. Naturally, if the thermocouple 8 had a diameter greater than that of the chamber 15, the arrangement of axis 34 would be different so that h2 is less than hi.

Grâce à cet agencement, il est possible et avantageux de situer , suivant la direction longitudinale arallèWe à A, le logement 32, formant moule: sensiblement au même niveau que la chambre interne 15, et plus précIsément au même niveau que l'extrémité avant de cette chambre interne (voir notamment figure 6). Thanks to this arrangement, it is possible and advantageous to locate, in the longitudinal direction arallèWe to A, the housing 32, forming a mold: substantially at the same level as the internal chamber 15, and more precisely at the same level as the front end of this internal chamber (see in particular Figure 6).

Le logement 32 est avantageusement formé par le volume intérieur d'un moule métallique 35 réalisé à l'aide de deux demi-coquilles 36, 37 (figure 6) symétriques par rapport au plan p2
Chaque demi-coquille métallique 36, 37a la forme d'une empreinte creuse tournant sa concavité vers l'autre demi-coquille ; l'empreinte de chaque demi-coquille présente deux zones à savoir une première zone 38, (figures 3 et 6) ayant une profondeur ni (figure 6) relativement importante, notamment supérieure à 5 mm, et une deuxième zone 39, prolongeant vers l'arrière la zone 38 tout en communiquant, suivant toute la largeur du moule 35, avec la première zone 38.Cette deuxième zone 39 a une profondeur n2 inférieure à 111 et généralement de l'ordre de 2 mm La zone 38 est prolongée, vers l'avant, par un appendice 40 semicylindrique destiné à former, avec l'appendice correspondant de l'autre demi-coquil1e, un embout tubulaire propre à recevoir l'extrémité d'un tube 41, notamment en quartz, dont l'axe est parallèle à l'axe A et qui débouche à l'extérieur, légèrement en saillie sur la face transversale de l'extrémité 7 de la lance.The housing 32 is advantageously formed by the internal volume of a metal mold 35 produced using two half-shells 36, 37 (FIG. 6) symmetrical with respect to the plane p2
Each metal half-shell 36, 37 has the shape of a hollow imprint turning its concavity towards the other half-shell; the imprint of each half-shell has two zones, namely a first zone 38 (FIGS. 3 and 6) having a relatively large depth ni (FIG. 6), in particular greater than 5 mm, and a second zone 39, extending towards the 'rear zone 38 while communicating, along the entire width of the mold 35, with the first zone 38.This second zone 39 has a depth n2 less than 111 and generally of the order of 2 mm Zone 38 is extended, towards the front, by a semi-cylindrical appendage 40 intended to form, with the corresponding appendage of the other half-shell, a tubular end piece suitable for receiving the end of a tube 41, in particular made of quartz, the axis of which is parallel to axis A and which opens to the outside, slightly projecting from the transverse face of the end 7 of the lance.

Le moule 35 permet d'obtenir un échantillon en forme de "médaille double"1 c'est-à-dire que la partie de l'échantillon correspondant aux deux premières zones 38 des demi-coquilles forme une sorte de médaille plate, relativesent épaisse (l'épaisseur de cette médaille est gale à deux fois ni c'est-à-dire est supérieure à 10 mm), cette médaille étant prolongée, vers l'arrière par une plaquette moins épaisse correspondant au volume limité par les zones 39 cette plaquette, dont l'épaisseur est égale à deux fois n2 ct est génralement de l'ordre de 4 à 6 mm, peut être directement poinçonnée pour fournir une pastille métallique directement utilisable pour une analyse. The mold 35 makes it possible to obtain a sample in the form of a "double medal" 1, that is to say that the part of the sample corresponding to the first two zones 38 of the half-shells forms a kind of flat medal, relative thick (the thickness of this medal is equal to twice ni, that is to say is greater than 10 mm), this medal being extended, towards the rear by a thinner plate corresponding to the volume limited by the zones 39 this wafer, the thickness of which is equal to twice n2 ct is generally of the order of 4 to 6 mm, can be directly punched to provide a metal pellet directly usable for analysis.

Le tube 41 contient un fil 42 d'aluminium destiné à calmer le métal lors du prélèvement de l'échantillon. The tube 41 contains an aluminum wire 42 intended to calm the metal when the sample is taken.

L'extrémité extérieure du tube 41 est recouverte par une capsule fusible 43. La protection mécanique de l'extrémité du tube 41 et de cette capsule 43 est assurée à l'aide d'une coupelle de protection 44 en acier d'épaisseur réduite propre à fondre dans le bain 2.The outer end of the tube 41 is covered by a fusible capsule 43. The mechanical protection of the end of the tube 41 and of this capsule 43 is ensured by means of a protective cup 44 made of clean reduced thickness steel to melt in the bath 2.

Les deux demi-coquilles 36, 37, sont simplement appliquées l'une contre l'autre, leur plan de joint correspondant au plan moyen P2 du moule 35 ; ces deux demicoquilles sont maintenues par surmoulage du sable, ou analogue, du corps 10, autour du moule 35. On comprend immédiatement que la désagrégation du corps 10 s'accompagnera de la séparation des coquilles 36, 37 et l'échantillon solide prélevé se trouvera immédiatement libéré. The two half-shells 36, 37 are simply applied one against the other, their joint plane corresponding to the mean plane P2 of the mold 35; these two half-shells are held by overmolding the sand, or the like, of the body 10, around the mold 35. It is immediately understood that the disintegration of the body 10 will be accompanied by the separation of the shells 36, 37 and the solid sample taken will be found immediately released.

Il est à noter que la porosité du corps 10 est suffisante pour permettre aux gaz chauds qui s'introduisent dans le logement 32 lors du prélèvement de l'échantillon d'être évacués à travers le plan de joint entre les coquilles 36, 37, dans le corps 10, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un évent spécial à cet effet. It should be noted that the porosity of the body 10 is sufficient to allow the hot gases which are introduced into the housing 32 during the taking of the sample to be evacuated through the joint plane between the shells 36, 37, in the body 10, without the need to provide a special vent for this purpose.

Il est à noter que la longueur totale de la lance 4, c'est-à-dire la distance entre la face transversale dc l'extrémité 7 et l'autre extrémité (non visible sur la figure 2) de l'enveloppe en carton 22, est suffisante pour permettre d'effectuer un prélèvement dans le bain de métal en fusion 2 à une profondeur d'environ 500 mm au-dessous de la couche de laitier. It should be noted that the total length of the lance 4, that is to say the distance between the transverse face of the end 7 and the other end (not visible in FIG. 2) of the cardboard envelope 22 is sufficient to allow a sample to be taken from the molten metal bath 2 at a depth of approximately 500 mm below the slag layer.

Ceci étant, la mise en oeuvre et l'utilisátion d'une lance de mesure et de prélèvement d'échantillon conforme à l'invention sont les suivant. That said, the implementation and use of a measuring lance and sample taking according to the invention are as follows.

La lance 4 est saisie par le dispositif de manipulation 3 (figure 1), l'extrémité 7 de cette lance équipée du thermocouple 8, de la chambre 15 et du moule 35 étant dirigée vers le bas. The lance 4 is gripped by the handling device 3 (FIG. 1), the end 7 of this lance equipped with the thermocouple 8, of the chamber 15 and of the mold 35 being directed downwards.

Le dispositif de manipulation 3 amène automatiquement la lance 4 au-dessus du convertisseur 1 et commande l'immersion de la lance 4 dans le bain de métal en fusion 2. The handling device 3 automatically brings the lance 4 above the converter 1 and controls the immersion of the lance 4 in the bath of molten metal 2.

Les coupelles de protection 12 et 44 permettent la traversée de la couche de laitier sans inconvénient pour la mesure ou le prélèvement. Ces coupelles fondent ensuite dans le bain de métal proprement dit. Le mouvement de descente de l'appareil de manipulation 3 cesse lorsque l'extrémité de la sonde 4 se trouve à environ 500 mm audessous de la couche de laitier, dans le bain 2. The protective cups 12 and 44 allow the slag layer to pass through without any inconvenience for measurement or sampling. These cups then melt in the metal bath itself. The downward movement of the handling device 3 ceases when the end of the probe 4 is approximately 500 mm below the slag layer, in the bath 2.

Le thermocouple 8 donne une indication permettant de repérer la température du bain 2. The thermocouple 8 gives an indication making it possible to identify the temperature of the bath 2.

La-chambre interne 15 se remplit de métal liquide qui pénètre par l'ouverture 16 ; dans l'hypothèse où cette ouverture aurait été recouverte, au moment de l'immersion, par l'enveloppe 30 "fusible", cette enveloppe est très rapidement détruite et libère l'ouverture 16. Le thermocouple 20 permet de suivre l'évolution de la température du métal en cours de solidification dans la chambre 15 et notamment de déterminer la température de palier liquidus et d'en déduire des informations sur la teneur en carbone du métal. The internal chamber 15 is filled with liquid metal which penetrates through the opening 16; in the event that this opening would have been covered, at the time of immersion, by the envelope 30 "fuse", this envelope is very quickly destroyed and releases the opening 16. The thermocouple 20 makes it possible to follow the evolution of the temperature of the metal being solidified in the chamber 15 and in particular to determine the liquidus bearing temperature and to deduce therefrom information on the carbon content of the metal.

Le métal liquide pénètre également dans le moule 35, par le tube de quartz 41, la coupelle 44 et la capsule 43 ayant fondu. Les chambres du moule 35 correspondant aux zones 38 et 39 se remplissent ; la chambre de plus forte épaisseur correspondant à la première zone 38 permet en quelque sorte une homogénéisation du métal liquide qui pénètre, de telle sorte que la partie d'échantillon située dans la chambre correspondant aux deuxièmes zones 39 sera particulièrement saine et protégée contre les défauts tels que bulles, inclusions, etc... The liquid metal also enters the mold 35, through the quartz tube 41, the cup 44 and the capsule 43 having melted. The mold chambers 35 corresponding to zones 38 and 39 are filled; the thicker chamber corresponding to the first zone 38 allows in a way a homogenization of the liquid metal which penetrates, so that the part of the sample located in the chamber corresponding to the second zones 39 will be particularly healthy and protected against defects such as bubbles, inclusions, etc.

Après quelques secondes a d'immersion (de l'ordre de 5 secondes), l'appareil de manipulation 3 relève la lance 4 et la sort du bain 2 pour l'amener au-dessus de la goulotte 5. After a few seconds of immersion (of the order of 5 seconds), the handling device 3 raises the lance 4 and leaves it from the bath 2 to bring it above the chute 5.

La lance 4 est alors lâchée par Appareil de manipulation 3 de manière à tomber dans cette goulotte 5 jusqu'à la partie inférieure 6. The lance 4 is then released by handling device 3 so as to fall into this chute 5 to the lower part 6.

Du fait que l'enveloppe 30 en carton a été détruite, comme expliqué précédemment, le corps 10 en sable moulé, va se rompre au cours de cette chute, et libérer le moule 35. Comme les deux demi-coquilles 36, 37 de ce moule étaient appliquées simplement l'une contre l'autres ces deux demi-coquilles se séparent l'une de l'autre au cours de la chute et libèrent l'échantillon de métal solide, en forme de "médaille double", qu'elles contiennent. L'opérateur pourra donc récupérer directement, à la partie inférieure s de la goulotte, i'échantillon de métal du moule 35 destiné aux analyses. Cet échantillon pourra être envoyé directement au laboratoire à cette fin. Because the cardboard envelope 30 has been destroyed, as explained above, the body 10 of molded sand, will rupture during this fall, and release the mold 35. Like the two half-shells 36, 37 of this mold were applied simply one against the other these two half-shells separate from each other during the fall and release the solid metal sample, in the form of "double medal", which they contain. The operator will therefore be able to recover directly, at the lower part of the chute, the metal sample from the mold 35 intended for analyzes. This sample may be sent directly to the laboratory for this purpose.

Accessoirement, l'opérateur peut également récupérer l'échantillon contenu-dans la chambre interne 15, mais cet échantillon qui peut comporter des défauts tels que retassures etc... (qui ne présentaient pas d'inconvénient pour la détermination du liquidus) n'est pas destiné aux analyses de laboratoire. Incidentally, the operator can also recover the sample contained in the internal chamber 15, but this sample which may contain defects such as shrinkage etc ... (which did not present any drawback for the determination of the liquidus) does not is not intended for laboratory analysis.

Grâce au logement 32 du moule 35, indépendant de la chambre 15, on évite toute interférence entre le prélèvement de l'échantillon proprement dit destiné aux analyses de laboratoire, et celui de la chambre 15 destiné à la détermination du liquidus. Thanks to the housing 32 of the mold 35, independent of the chamber 15, any interference between the taking of the sample proper intended for laboratory analyzes and that of the chamber 15 intended for determining the liquidus is avoided.

En outre, la récupération de l'échantillon du moule 35- est immédiate puisque le démoulage s'effectue de lui-meme au cours de la chute dans la goulotte 5. In addition, the recovery of the sample from the mold 35 is immediate since the demolding takes place by itself during the fall into the chute 5.

Il est clair que pour effectuer une autre mesure dans le bain de mal 2, il faut utiliser une autre lance 4, ces lances étant du type "consommable". It is clear that to carry out another measurement in the evil bath 2, it is necessary to use another lance 4, these spears being of the "consumable" type.

Le prélévement de l'échantillon du moule 35 s'effectue pratiquement à l'endroit du bain où a lieu la détermination du liquide. Les mesures concernent donc une memt zone du bain 2. The sample is taken from the mold 35 practically at the place in the bath where the determination of the liquid takes place. The measurements therefore relate to a single zone of bath 2.

Il est clair que la lance 4 pourrait être utilisée dans d'autres applications, indépendamment de l'appareil de manipulation 3. It is clear that the lance 4 could be used in other applications, independently of the handling device 3.

Claims

1. Device, of the measurement lance and sample collection type, for determining the characteristics of a molten metal, intended to be momentarily immersed in a bath of molten metal, then to be removed therefrom, this device comprising on the one hand, at its end intended to be immersed in the metal bath, first temperature-sensitive means capable of identifying the temperature of the metal bath, on the other hand, an internal chamber communicating with the outside by an opening, this chamber being intended to be filled with liquid metal, during immersion, said chamber being equipped with second temperature-sensitive means making it possible to detect a phase change during the solidification of the metal, characterized by the fact that it comprises a housing (32), forming a mold, independent of the aforesaid internal chamber (15) equipped with second temperature-sensitive means, this housing (32) communicating with the outside by an opening (33) per while filling it with liquid forestay when the device (4) is immersed in the bath (2), which thus makes it possible to obtain a sample of solidified metal.

2. Device according to claim 1 characterized in that the orthogonal projections, on a transverse plane perpendicular to the longitudinal axis (A) of the device (4), of the first means (8) sensitive to temperature, of the internal chamber (15), and the housing (32) forming a mold, are external to each other, while being located inside the contour of the cross section of the device (4).

3. Device according to claim 2 characterized in that its cross section is circular and that its diameter is less than or equal to 80 mm.

4. Device according to claim 2 or 3 characterized in that the housing (32) forming a mold is located, in the longitudinal direction of the device, substantially at the same level as the said internal chamber (15).

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (32) opens out, in particular by means of a tube (41), in particular made of quartz, at the longitudinal end (7) of the device (4) provided with first means (8) sensitive to temperature1 next to these means, while the said internal chamber (15) is connected to the outside by an opening (16) located in the side wall of the device and set back from the above end (7).

6. Device according to claim 5 characterized in that the opening (16) of the internal chamber (15) is provided in the part of this internal chamber furthest from the longitudinal end (7) of the device, said chamber internal (15) having an opening (19) at its end close to said end (7) of the device, designed to receive the second temperature-sensitive means (20).

7. Device according to any one of the preceding claims, having in particular a cylindrical shape characterized in that it comprises a body (10) produced by molding a foundry sand, or the like, coated with a binder, in particular of so-called Croning sand, the aforesaid internal chamber (15) being limited by a wall (18) formed by the sand itself while the housing (32) forming a sample-taking mold is limited by a metal wall ( 36, 37).

8. Device according to claim 7 characterized in that the aforesaid metal wall (36, 37) forms a mold (35) proper for the sample, and is produced using two hollow half-shells (36, 37) whose concavities are turned towards each other.

9. Device according to claim 8 characterized in that the two half-shells (36, 37) are simply applied one against the other and held by overmolding the sand on the mold, so that, during the disintegration of the body, the two metal half-shells (36, 37) separate by themselves and release the solidified sample which they contain.

10. Device according to claim 7 or according to all of claim 7 and claim 8 or 9 characterized in that a metallic stiffening element (31) is provided in the body (10) of molded sand or the like, this stiffening element extending substantially along the longitudinal axis (A) of the body or in the vicinity of this axis.

11. Device according to claim 10 characterized in that the stiffening element is formed by a tube (31) used for the passage of connecting wires (14, 22) between the first (8) and the second (20) means sensitive to temperature, generally formed by a thermocouple, and an electrical connector (Ct located at the rear of the device.

12. Device according to claim 7 or according to all of claim 7 and any one of claims 8 to 11, characterized in that the part of the body (10) in molded sand, or the like, comprising the housing (32) forming a sample collection mold is surrounded by an envelope (30) of material which does not resist immersion in the bath (2) of molten metal, in particular a cardboard envelope of reduced thickness, in particular less than 6 mm, while the rest of the device is surrounded by a thicker envelope (29) capable of withstanding immersion sufficiently.

13. Device according to any one of the preceding claims, in which the first temperature-sensitive means are formed by a thermocouple, characterized in that the axis of the thermocouple (8) and the axis of the internal chamber (15) are parallel and located in a plane (P1) located at a distance (q) from the diametral plane (P) of the body (10) while the housing (32) has a rectangular cross section whose large dimension is oriented parallel to the diametrical plane (P), the mean plane (P2) of the housing (323 being parallel to the diametrical plane (P) and situated on the side of this plane (P) opposite to the above plane (of the axes of the thermocouple (8) and of the chamber. t5).

14. Device according to claim B or according to all of claim 8 and any one of claims 9 to 13 characterized in that the half shells (36, 37) are arranged so as to form a sample in the form of "double medal", each half-shell having the shape of an imprint having two zones, namely a first zone (38) having a depth (ni) relatively large, in particular greater than 5 mm, a second zone (39) extending towards the 'rear the first zone (38) while communicating with it along the entire width of the mold (35), this second zone (39) having a depth (L23 less than that (ni) of the first zone and generally of the order 2 mm.