LU82090A1 - Fil fourre composite pour l'introduction d'additifs dans un bain de metal - Google Patents

Description

Fil fourré composite

La présente invention concerne un fil fourré composite destiné à l'introduction d'additifs dans des bains de métal.

5 La technique d'introduction d'additifs de traitement ou d'alliage dans des bains de métal, par l'intermédiaire de fils fourrés, dont l'âme est constituée essentiellement par l'additif proprement dit, s'est avérée comme étant ; efficace et gagne par conséquent en popularité.

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Il est connu d'introduire dans un bain de métal un fil, constitué d'une âme en Fe, Al, Ca, Ni, Mo, Mg, Ti ou leurs ' alliages et d'une gaine métallique extérieure renfermant différents additifs pulvérulents ou granuleux. En utilisant 15 un tel fil fourré on parvient à doubler l'effet d'une désoxydation d'un effet d'alliage.

Or, cette technique d'introduction n'est pas exempte de problèmes d'ordre technologique. Ainsi, suivant le façonnage 20 du fil fourré il existe le risque d'un écoulement ou altération de l'additif incorporé à la gaine.

Pour étendre ladite technique à des applications métallurgiques, comme p.ex. au traitement de bains de métal par des mélanges 25 de terres-rares (Ce, Pr, Nd), on a mis au point des moyens * permettant d'assurer que d'une part l'additif coûteux qu'est le mélange de terres-rares ne subisse au cours de son emmantè-lement aucune oxydation et que d'autre part il soit possible de stocker le fil fourré façonné, sans qu'il y ait altération 30 due aux conditions qui régnent en général dans les aciéries.

Ainsi le déposant a décrit dans le brevet luxembourgeois no 80.118 un fil fourré métallique qui est étanche et qui présente en plus un rapport élevé du volume de l'âme, donc de l'addi-35 tif, à celui de la gaine.

Ce fil fourré qui permet de réduire les longueurs à prévoir

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- 2 - pour emmagasiner une quantité donnée d'additif comprend essentiellement une gaine métallique, constituée par un feuillard mince dont les bords sont recourbés de façon à ce qu'il forme un profil de section droite sensiblement 5 circulaire, ainsi qu'un additif enfermé à l'intérieur de la gaine. A l'intérieur de la gaine se trouve une feuille métallique à profil semi-circulaire qui touche par ses bords recourbés les flancs de la gaine et qui chevauche l'additif de manière à ce que le centre de la feuille se 10 trouve sensiblement audessous de la région où se rapprochent les bords de la gaine. Cette feuille présente un repli orienté vers l'âme du fil et protège l'additif lors de la fermeture des bords de la gaine par soudage.

15 Un fil qui permet d'augmenter encore davantage le rapport additif/gaine métallique, a été décrit par le déposant dans la demande de brevet luxembourgeois no 81.280. Ce fil fourré comprend notamment une gaine métallique constituée par un feuillard mince dont les bords sont recourbés de façon à ce 20 qu'il forme un profil de section droite sensiblement circulaire, ainsi qu'un additif enfermé à l'intérieur de la gaine. Il est caractérisé en ce que l'additif est entourné du moins partiellement par une enveloppe en matière synthétique organique ou métallique sous la forme d'un feuillard qui présente 25 une très faible épaisseur inférieure à 100 microns.

En effet, grâce à l'utilisation d'un feuillard d'épaisseur minimum on arrive à réduire le poids en métal du fil fourré, ce qui est un moyen efficace pour améliorer le taux de rem-30 plissage du fil ainsi que pour réduire le temps nécessaire à l'introduction dans le bain d'une quantité donnée d'additifs.

Si l'on se propose de réduire encore davantage ce temps, on peut soit introduire plusieurs fils à la fois, ce qui comporte 35 une installation compliquée, soit augmenter la vitesse d'introduction. Or, cette dernière se situe déjà pour les fils connus vers les 2 m/sec. Une augmentation de la vitesse risque

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- 3 - de conduire à des accidents lorsque le fil bute contre le fond du récipient et qu'il peut ressortir du bain sans avoir eu le temps de fondre. Un autre moyen consisterait à augmenter simplement le diamètre du fil, 5 ce qui aurait pourtant comme effet d'augmenter de manière substantielle le rayon d'enroulement; les bobines necessaires pour enrouler de tels fils seraient trop grandes pour être utilisées sur les surfaces réduites qui sont disponibles pour les opérations de ce genre.

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Le but de l'invention est donc de proposer un fil fourré permettant d'augmenter sensiblement le taux de remplis-' sage et de diminuer ainsi la longueur utile du fil et en même temps la durée nécessaire à son introduction dans un 15 bain de métal.

Ce but est atteint par le fil fourré composite suivant l'invention qui est caractérisé en ce qu'il comprend notamment une gaine métallique constituée par un feuillard mince 20 dont les bords sont recourbés de façon à ce qu'il forme un profil de section sensiblement plate, ainsi qu'un additif enfermé à l'intérieur de la gaine, l'additif étant entouré du moins partiellement par une enveloppe en matière synthétique organique ou métallique sous la forme d'un feuillard 25 qui présente une épaisseur inférieure à 100 microns.

. Suivant l'invention la hauteur du fil plat est de préférence de l'ordre de 10 - 12 mm et sa largeur correspond au moins au triple de la dite hauteur.

30 L'idée qui est à la base de la présente invention peut s'énoncer comme suit : Un fil fourré d'un diamètre de 10-12 mm se laisse enrouler sur des bobines d'une envergure acceptable pour la mise en service dans les aciéries. On a atteint les limites pour ce qui est de l'épaisseur de la gaine en métal 35 du fil et des feuillards de protection. Donc si l'on se propose d'augmenter le rapport poids de 11 additif/longueur du fil où la dite longueur correspond au temps nécessaire pour l'in- > * - 4 - troduction d'une quantité donnée d'additif dans le bain par l'intermédiaire d'un seul fil, il ne reste guère d'autre solution que celle d'augmenter le diamètre du fil. Pour concilier cette augmentation avec les envergures des 5 bobines classiques, on propose le fil suivant l'invention qui présente une forme aplatie, réalisée de préférence par laminage.

* Une augmentation du diamètre du fil, p.ex. au triple et un 10 aplatissement du fil tel que la hauteur est ramenée à une valeur correspondant aux diamètres des fils conventionnels, constituent la solution des problèmes à résoudre. En effet un fil d'un diamètre de 30 mm présente une section d'environ 700 mm2, tandis que 3 fils de 10 mm de diamètre 15 présentent une section utile d'environ 240 mm2. En aplatissant le fil de 30 mm de diamètre à une hauteur de 10 mm, on arrive donc à un gain appréciable en capacité d'emmagasinage d'additif, tout en retenant la faculté d'un enroulement sur bobines d'envergure viable, exempte de pro- 20 blêmes.

Pour ce qui est de la protection de l'additif emmagasiné dans le fil, on prévoit suivant l'invention un feuillard en polythène, en polyester ou en polychlorure de vinyle, 25 ou encore un feuillard métallique, en Al ou alliage léger.

Ce feuillard constitue un moyen d'étanchéisation de fils fourrés qui permet de se passer et du soudage de ces fils et de 1'étanchéisation au moyen d'un feuillard métallique de 0,2 mm et plus d'épaisseur dont le poids est considérable 30 et dont le volume propre auquel il faut ajouter celui occasionné par le repli longitudinal agit à l'encontre du taux de remplissage maximum désiré.

11 y a lieu de relever dans ce contexte que la densité du 35 matériau synthétique prémentionné est proche de 1 et qu'il n'est pas difficile de fabriquer des feuillards p.ex. en polyester présentant des épaisseurs de l'ordre de 100 microns , î - 5 - ainsi qu'une raideur suffisante pour se prêter aux procédés classiques de fabrication de fils fourrés.

Si l'on compare ces valeurs à celles que présentent les 5 feuillards en acier, dont la densité est sept fois plus grande et dont l'épaisseur est de 200 à 300 microns, on comprend l'envergure des avantages que présente le fil fourré composite suivant l'invention.

10 Une première forme d'exécution du fil fourré composite suivant l'invention prévoit que l'additif est complètement entouré par un feuillard dont les bords se chevauchent mu-v tellement sur une distance qui correspond à au moins un dixième de la circonférence extérieure du fil.

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Dans cette exécution les bords du feuillard qui se chevauchent se trouvent en-dessous de la région où les bords de la gaine se touchent.

20 Grâce à cette mesure la seule région critique où il existe une possibilité de perte en additif, se trouve étanchéisée par deux couches de feuillard.

Une autre forme d'exécution prévoit que l'additif soit re-25 couvert par un feuillard de profil semi-circulaire positionné de manière à ce que sa ligne médiane se trouve endessous de la région où les bords de la gaine se touchent.

Dans cette exécution il peut être avantageux d'utiliser un 30 feuillard autocollant dont la surface collante est dirigée vers la gaine métallique.

Suivant une forme d'exécution particulièrement avantageuse le feuillard synthétique est un feuillard qui se contracte 35 sous l'effet de la chaleur. Dans ce cas il suffit de chauffer p.ex. à l'air chaud la région où se touchent les bords de la gaine métallique à 40 - 50°C, pour que le feuillard se con- - 6 - tracte. L'interstice entre les bords de la gaine métallique se trouve en quelque sorte scellé par le feuillard au terme de la contraction, si bien que l'utilisation d'un feuillard synthétique contractable constitue un moyen de 5 fermeture bon marché et facile à manier.

A part l'augmentation du taux de remplissage offerte par le fil fourré suivant l'invention, ce dernier présente également la possibilité de donner au fil en voie de dévidage une tor-10 sion, ce qui permet d'utiliser des rouleaux de fils au lieu de bobines.

Une illustration non-limitative d'une forme d'exécution préférée du fil fourré suivant l'invention est fournie par 15 voie des dessins, où la fig. 1 représente une coupe à travers le fil, tandis que les fig. 2 et _3 illustrent les avantages réalisables suivant l'invention, en montrant une section d'un fil de diamètre important vis-à-vis du même fil aplati, dans lequel on a inscrit 3 fils conventionnels.

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En fig. 1 on distingue la gaine métallique (1) qui renferme l'additif (3), ce dernier étant protégé par un feuillard (2) très mince dont les bords se recouvrent en-dessous de la zone où les bords de la gaine (1) se rapprochent.

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On se rend compte que le fil fourré suivant l'invention qui présente une hauteur correspondant à celle d'un fil fourré conventionnel, se laisse fabriquer sur mesure, en largeurs aléatoires, bien que le rapport illustré de la hauteur et 30 de la largeur corresponde à une forme d'exécution reconnue comme préférable en pratique.

En fig. 2 il est illustré un fil aplati, correspondant en capacité utile au fil que montre la fig. 3. On se rend compte 35 qu'en apposant 3 fils conventionnels réalisant la largeur du fil suivant l'invention, on perd une quantité appréciable en capacité d'emmagasinage, suivant les surfaces (A) en pareil cas inutilisables.

« « - 7 -

Une illustration graphique des avantages offerts par l'utilisation du fil fourré suivant l'invention est fournie par voie des diagrammes en fig. 4, 5 et 6 qui mettent en relation le diamètre de fils fourrés avec 5 la capacité d'emmagasinage resp. les quantités injectables avec la vitesse d'introduction des fils dans le bain, pour fils de différents diamètres.

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En fig. 4 il est représenté la relation entre le dia-10 mètre (0) de fils et la capacité d'emmagasinage (C) -on a considéré des fils de diamètre de 12, de 17 et de * 30 mm, le dernier sous forme aplatie suivant 1'inventionj le feuillard constituant l'enveloppe présentant une é-paisseur de 0,5 mm. Les poudres emmagasinées présentent 15 une densité moyenne de 1.3 g/cm3. On a tracé les courbes illustrant ladite relation, (0) étant exprimé en mm et (C) soit en g/mètre de fil, soit en tant que taux de remplissage en%.

20 On constate qu'en passant d'un diamètre (0) de 12 à 30 mm, on augmente (C) à partir de 120 g/m à environ 800 g/m, resp. à partir de 45% à 70%.

On constate en plus que 3 fils de 12 rnm (0) utilisés * 25 en même temps, ce qui est difficile et compliqué, ne permettent d'aboutir qu'à moins de la moitié de (C) qui est réalisable en utilisant un fil de 30 mm (0) équivalent.

30 II est bien entendu que le fil de 30 mm (0) doit être constitué suivant l'invention sous forme aplatie, pour être utilisé en aciérie de manière rationnelle.

En fig. 5 il est représenté la relation entre la quantité 35 d'additif injectable (Q) en g/sec avec le diamètre du fil (0) en mm pour une vitesse d'introduction de 1 m/sec. On distingue la zone (Z) qui correspond aux possibilités

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- 8 - d'injection d'additifs, offerts par la technique d'introduction utilisant une lance et un gaz porteur.

L'utilisation du fil fourré suivant l'invention permet 5 de dépasser les quantités injectables par voie conventionnelle à l'aide de lances et ceci à la vitesse assez modeste de 1 m/sec.

• En fiq. 6 il est représenté la relation entre (Q) et la 10 vitesse (V) d'introduction des fils, en m/sec, pour fils de (0) différents. On constate que l'utilisation du fil de 30 mm (0), aplati, permet de procéder à l'introduction de quantités importantes d'additifs tout en restant en-déans de vitesses raisonnables (1-1,5 m/sec).

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Claims (6)

1. Fil fourré composite destiné à l'introduction d'additifs dans un bain de métal, caractérisé en ce qu'il comprend notamment une gaine métallique constituée par un feuillard mince dont les bords recourbés de façon à ce qu'il forme un 5 profil de section sensiblement plate, ainsi qu'un additif enfermé à l'intérieur de la gaine, l'additif étant entouré du moins partiellement par une enveloppe en matière synthé-» tique organique ou métallique sous la forme d'un feuil qui présente une épaisseur inférieure à 100 microns.

2. Fil fourré suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sa hauteur est de l'ordre de 10 - 12 mm et que sa largeur correspond au moins au triple de la dite hauteur. 15

3) Fil fourré suivant les revendications 1-2, caractérisé en Ce que l'additif est complètement entouré par un feuillard dont les bords se chevauchent mutuellement sur une distance qui correspond à au moins un dixième de la circonférence extérieure du fil. 20

4. Fil fourré suivant les revendications 1-3, caractérisé en ce que les bords du feuillard qui se chevauchent se trouvent en-dessous de la région où les bords de la gaine se touchent. 25

5) Fil fourré suivant les revendications 1-2, caractérisé en ce que l'additif est recouvert par un feuillard qui est positionné de manière à ce que sa ligne médiane se trouve en-dessous de la région où les bords de la gaine se touchent. 30

6) Fil fourré suivant les revendications 1, 2 et 4, caracté risé en ce que le feuillard est un feuillard autocollant dont la face collante est dirigée vers la gaine métallique. 1 Fil fourré suivant les revendications 1-6, caractérisé 35 en ce que le feuillard est contractable sous l'effet de la chaleur.