LU87678A1 - METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATICALLY UNPACKING METALLURGICAL SAMPLES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATICALLY UNPACKING METALLURGICAL SAMPLES Download PDF

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LU87678A1
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Stomp Hubert
Metz Pierre
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Wurth Paul Sa
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4673Measuring and sampling devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/12Dippers; Dredgers
    • G01N1/125Dippers; Dredgers adapted for sampling molten metals

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DEBALLAGE AUTOMATIQUE D'ECHANTILLONS METALLURGIQUESMETHOD AND DEVICE FOR AUTOMATICALLY UNPACKING METALLURGICAL SAMPLES

La présente invention concerne un procédé de déballage automatique d'échantillons métallurgiques prélevés dans un bain métallique et solidifiés entre deux coquilles fermées par un clip métallique et enrobées, au moins partiellement, dans du sable réfractaire et une capsule métallique. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.The present invention relates to an automatic unpacking process of metallurgical samples taken in a metal bath and solidified between two shells closed by a metal clip and coated, at least partially, in refractory sand and a metal capsule. The invention also relates to a device for implementing this method.

En métallurgie, notamment dans la métallurgie en poche, il est d'usage de prélever des échantillons de métal liquide, en vue de leur analyse pour connaître leur composition et déterminer la nature et la quantité des ajoutes métallurgiques. A cet effet, on plonge dans le bain liquide un dispositif de prise d'échantillons qui est constitué essentiellement par deux coquilles de formes complémentaires qui, appliquées l'une sur l'autre, définissent une cavité intérieure, en communication avec 1'extérieur à travers un canal défini par les deux manches des coquilles. Ces coquilles sont maintenues ensemble à l'aide d'un clip métallique élastique. Les manches des coquilles sont enrobés dans un sable réfractaire qui est entouré d'une capsule métallique, le tout se trouvant dans un tube en carton qui se consume partiellement au contact du métal en fusion. Lorsque ce dispositif est trempé dans le métal, le fond de la capsule disparaît par fusion et le métal liquide peut pénétrer dans la cavité définie par les deux coquilles. C'est ce métal qui, après solidification, sera soumis aux analyses. A cet effet, il est nécessaire de déballer les coquilles pour pouvoir extraire la pastille de l'échantillon de métal solidifié et l'expédier au laboratoire pour les analyses. Ces manipulations ont, jusqu'à présent, le plus souvent été effectuées manuellement. Ceci nécessite, bien entendu, de la main d'oeuvre qui, de surcroît, est exposée à des risques d'accidents étant donné que la température de l'échantillon à sa sortie du bain métallique est de l'ordre de 850°C.In metallurgy, in particular in pocket metallurgy, it is customary to take samples of liquid metal, with a view to their analysis in order to know their composition and determine the nature and quantity of metallurgical additions. To this end, a device for taking samples is immersed in the liquid bath, which essentially consists of two shells of complementary shapes which, applied one on the other, define an interior cavity, in communication with the exterior. through a channel defined by the two sleeves of the shells. These shells are held together using an elastic metal clip. The sleeves of the shells are coated in a refractory sand which is surrounded by a metal capsule, the whole being in a cardboard tube which is partially consumed on contact with the molten metal. When this device is dipped in metal, the bottom of the capsule disappears by fusion and the liquid metal can penetrate into the cavity defined by the two shells. It is this metal which, after solidification, will be subjected to analyzes. For this purpose, it is necessary to unpack the shells in order to be able to extract the pellet from the solidified metal sample and send it to the laboratory for analysis. These manipulations have, so far, most often been carried out manually. This requires, of course, labor which, moreover, is exposed to the risk of accidents given that the temperature of the sample on leaving the metal bath is of the order of 850 ° C.

Le but de la présente invention est d'automatiser la manipulation, notamment le déballage des échantillons métallurgiques en vue de pouvoir réduire la main d'oeuvre et diminuer les risques d'accidents.The object of the present invention is to automate the handling, in particular the unpacking of metallurgical samples in order to be able to reduce the workforce and reduce the risk of accidents.

Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un procédé de déballage automatique d'échantillons métallurgiques, qui est essentiellement caractérisé en ce qu'on soumet l'échantillon à des chocs mécaniques jusqu'à l'ouverture des coquilles et la libération de la pastille d'échantillon solidifiée et en ce que l'on sépare la pastille d'échantillon ainsi déballée des parties de son emballage automatiquement en fonction de leurs tailles respectives.To achieve this objective, the present invention provides an automatic unpacking process for metallurgical samples, which is essentially characterized in that the sample is subjected to mechanical shock until the shells are opened and the pellet is released. of solidified sample and in that the sample pellet thus unwrapped is separated from the parts of its packaging automatically according to their respective sizes.

L'invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui est essentiellement caractérise par un caisson contenant un transporteur sans fin défilant en-dessous de déflecteurs successifs disposés à une distance déterminée au-dessus du transporteur, de manière à laisser passer ou dévier sélectivement les pièces détachées de l'échantillon brut, par une ouverture d'introduction des échantillons dans une chambre blindée du caisson, devant le premier déflecteur qui est conçu pour dévier les échantillons bruts non déballés vers un percuteur disposé à côté du transporteur et conçu pour projeter les échantillons sur le transporteur.The invention also provides a device for the implementation of this method, which is essentially characterized by a box containing an endless conveyor scrolling below successive deflectors arranged at a determined distance above the conveyor, so as to leave selectively pass or deflect the spare parts of the raw sample, through an opening for introducing the samples into an armored chamber of the box, in front of the first deflector which is designed to deflect the raw unpacked samples towards a striker placed next to the conveyor and designed to project the samples onto the transporter.

Le percuteur peut être un rotor à ailettes actionné par un moteur électrique.The striker may be a finned rotor actuated by an electric motor.

Le premier déflecteur est, de préférence, conçu pour laisser passer toutes les pièces, à l'exception de l'échantillon brut non déballé de la capsule.The first deflector is preferably designed to allow all the parts to pass, with the exception of the raw unpacked sample from the capsule.

Le second déflecteur est, de préférence, conçu pour dévier les pastilles d'échantillons déballées vers une ouverture de sortie latérale du blindage et pour laisser passer les coquilles, le sable réfractaire et les clips qui sont déchargés en fin de transporteur.The second deflector is preferably designed to deflect the unwrapped sample pellets towards a lateral outlet opening of the shielding and to allow the shells, the refractory sand and the clips which are discharged at the end of the conveyor to pass.

Une trappe peut être prévue entre le transporteur sans fin et le percuteur, l'ouverture de cette trappe étant commandée par un détecteur du passage d'une pastille d'échantillon déballée dans l'ouverture de sortie.A hatch can be provided between the endless conveyor and the striker, the opening of this hatch being controlled by a detector of the passage of an unpacked sample pellet in the outlet opening.

D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description d'un mode de réalisation préféré, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels :Other particularities and characteristics will emerge from the description of a preferred embodiment, presented below, by way of illustration, with reference to the appended drawings in which:

Les figures 1 et 2 montrent respectivement une vue de face et une vue latérale, partiellement en coupe, d'un échantillon métallurgique ;Figures 1 and 2 respectively show a front view and a side view, partially in section, of a metallurgical sample;

La figure 3 représente schématiquement une coupe verticale longitudinale d'un dispositif selon la présente invention ;Figure 3 shows schematically a longitudinal vertical section of a device according to the present invention;

La figure 4 représente une vue en plan du dispositif de la figure 3 etFIG. 4 represents a plan view of the device of FIG. 3 and

La figure 5 représente schématiquement une coupe transversale suivant la ligne de coupe V-V sur la figure 4.FIG. 5 schematically represents a cross section along the section line V-V in FIG. 4.

Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un échantillon brut, c'est-à-dire emballé tel qu'il se présente après avoir été sorti d'une poche métallurgique et avoir été débarrassé du tube en carton qui l'entourait lors de la prise d'échantillon. Cet échantillon 10, qui est représenté approximativement en grandeur nature est constitué essentiellement de deux coquilles plates 12, 14, de formes complémentaires qui, appliquées l'une sur l'autre, comme représenté sur la figure 2, définissent une cavité intérieure, non visible sur les figures. Cette cavité intérieure se prolonge, sous forme de canal à travers le manche 16. Les deux coquilles 12 et 14 sont maintenues ensemble, d'une part à l'aide d'un clip 18 et, d'autre part par du sable réfractaire 20 enrobant le manche 16 et entouré lui-même d'une capsule métallique 22. Lorsque cet échantillon 10 est trempé dans un bain métallique, le fond de la capsule 22 se consume par fusion, ce qui libère l’ouverture du canal à travers le manche 16. Le métal liquide peut, de ce fait, pénétrer dans la cavité formée entre les deux coquilles 12 et 14 et y former après solidification, une pastille métallique qui sera soumise à des analyses au laboratoire. Auparavant, il faudra déballer l'échantillon 10 représenté sur les figues 1 et 2 afin d’en dégager la pastille de métal.Figures 1 and 2 schematically represent a raw sample, that is to say packed as it appears after being taken out of a metallurgical pocket and having been freed from the cardboard tube which surrounded it during the taking of sample. This sample 10, which is represented approximately in full size, consists essentially of two flat shells 12, 14, of complementary shapes which, applied one on the other, as shown in FIG. 2, define an interior cavity, not visible in the figures. This internal cavity extends, in the form of a channel through the handle 16. The two shells 12 and 14 are held together, on the one hand using a clip 18 and, on the other hand by refractory sand 20 coating the handle 16 and itself surrounded by a metal capsule 22. When this sample 10 is soaked in a metal bath, the bottom of the capsule 22 is consumed by fusion, which frees the opening of the channel through the handle 16. The liquid metal can, therefore, penetrate into the cavity formed between the two shells 12 and 14 and form there after solidification, a metal pellet which will be subjected to analyzes in the laboratory. Beforehand, it will be necessary to unpack the sample 10 shown in figs 1 and 2 in order to release the metal patch.

A cet effet, l'invention propose un dispositif de déballage automatique tel que représenté sur le figures 3 à 5. Ce dispositif comporte un caisson blindé allongé 26 dans lequel est prévu un transporteur 28 sous forme d'une bande sans fin, tournant dans le sens de la flèche (voir figure 4) autour de deux rouleaux de renvoi entraînés par un moteur 30. La partie supérieure du caisson 26 comporte une ouverture 34 à travers laquelle les échantillons bruts 10 sont introduits sur le transporteur 28. Au-dessus du transporteur 28 sont prévus plusieurs, en l'occurrence deux déflecteurs verticaux, inclinés par rapport au sens de déplacement du transporteur 28. Comme le montre la figure 5, qui illustre dans la partie gauche le déflecteur 36 et dans la partie droite le déflecteur 38, ces déflecteurs 36 et 38 définissent avec le transporteur 28 des fentes de passage 40, 42 cette dernière étant plus petite que la fente 40 du déflecteur 36.To this end, the invention provides an automatic unpacking device as shown in Figures 3 to 5. This device comprises an elongated armored box 26 in which is provided a conveyor 28 in the form of an endless band, rotating in the direction of arrow (see Figure 4) around two deflection rollers driven by a motor 30. The upper part of the box 26 has an opening 34 through which the raw samples 10 are introduced onto the conveyor 28. Above the conveyor 28 are provided several, in this case two vertical deflectors, inclined relative to the direction of movement of the conveyor 28. As shown in FIG. 5, which illustrates in the left part the deflector 36 and in the right part the deflector 38, these deflectors 36 and 38 define with the conveyor 28 passage slots 40, 42 the latter being smaller than the slot 40 of the deflector 36.

Le caisson 26 comporte par ailleurs, à la hauteur de l'ouverture 34, avant le premier déflecteur 36, un compartiment latéral 44 dans lequel est prévu un percuteur, par exemple un rotor à ailettes 46 actionné par un moteur électrique 48. Entre ce percuteur 46 et le plan supérieur du transporteur 28 se trouve une trappe escamotable 50.The box 26 furthermore comprises, at the height of the opening 34, before the first deflector 36, a lateral compartment 44 in which a striker is provided, for example a finned rotor 46 actuated by an electric motor 48. Between this striker 46 and the upper plane of the conveyor 28 is a retractable hatch 50.

Le déballage des échantillons 10 introduits par l'ouverture 34 s'effectue de la manière suivante : ces échantillons 10 tombent, suivant l'emplacement de l'ouverture 34, soit sur le transporteur 28, soit sur la trappe 50 en position fermée représentée en trait plein sur la figure 5. Ces échantillons 10 sont ensuite projetés, sous l'effet de la rotation du percuteur 46 contre la paroi du caisson et sous l'effet de ces chocs, l'échantillon s'ouvre par dégagement du clip 18 et effondrement du manchon de sable réfractaire 20, ce qui permet aux coquilles 12 et 14 de s'ouvrir et de libérer la pastille de l'échantillon. Si après cette première projection sous l'action du percuteur 46 l'échantillon 10 était toujours fermé, il serait dévié, à nouveau, par le déflecteur 36 vers le percuteur 46 car l'échantillon fermé est trop épais pour passer à travers la fente 40 définie entre le déflecteur 36 et le transporteur 28. Ces opérations se répètent jusqu'à l'ouverture des coquilles 12 et 14.The samples 10 introduced through the opening 34 are unpacked as follows: these samples 10 fall, depending on the location of the opening 34, either on the conveyor 28 or on the hatch 50 in the closed position shown in solid line in FIG. 5. These samples 10 are then projected, under the effect of the rotation of the striker 46 against the wall of the box and under the effect of these shocks, the sample opens by releasing the clip 18 and collapse of the refractory sand sleeve 20, which allows the shells 12 and 14 to open and release the pellet from the sample. If after this first projection under the action of the striker 46 the sample 10 was still closed, it would be deflected again by the deflector 36 towards the striker 46 because the closed sample is too thick to pass through the slot 40 defined between the deflector 36 and the conveyor 28. These operations are repeated until the shells 12 and 14 are opened.

Une fois ouvert, l'épaisseur des coquilles 12 et 14, du clip 18 et de la pastille d'échantillon leur permet de passer à travers la fente 40 en-dessous du déflecteur 36, tandis que la capsule 22 est toujours retenue par le déflecteur 36. La fente 42 en-dessous du second déflecteur 38 est suffisamment petite pour retenir la pastille de l'échantillon, mais suffisamment grande pour permettre le passage des coquilles 12, 14, du clip 18, et du sable 28, ceux-ci étant déversés à la fin du transporteur 18 à travers une ouverture de sortie 56 du caisson 26. Les pastilles de métal destinées à l'analyse sont, par contre, déviées par le déflecteur 38 vers une ouverture de sortie latérale 58. Le passage d'une pastille dans cette ouverture 58 est détecté par un détecteur non représenté et connu en soi, qui commande, par exemple, par un relais temporisé l'ouverture de la trappe 50 qui est rabattue dans la position représentée en trait interrompu pour laisser tomber la capsule 22, déviée par le déflecteur 36, dans une ouverture 60 d'évacuation des capsules.Once opened, the thickness of the shells 12 and 14, of the clip 18 and of the sample pad allows them to pass through the slot 40 below the deflector 36, while the capsule 22 is still retained by the deflector. 36. The slot 42 below the second deflector 38 is small enough to retain the sample pellet, but large enough to allow the passage of the shells 12, 14, of the clip 18, and of the sand 28, these being dumped at the end of the conveyor 18 through an outlet opening 56 of the box 26. The metal pellets intended for the analysis are, on the other hand, deflected by the deflector 38 towards a lateral outlet opening 58. The passage of a tablet in this opening 58 is detected by a detector not shown and known per se, which controls, for example, by a timed relay the opening of the hatch 50 which is folded back into the position shown in broken lines to drop the capsu 22, deflected by the deflector 36, in an opening 60 for discharging the capsules.

Claims (6)

1. Procédé de déballage automatique d'échantillons métallurgiques prélevés dans un bain métallique et solidifiés entre deux coquilles fermées par un clip métallique et enrobées, au moins partiellement, dans du sable réfractaire et une capsule métallique, caractérisée en ce qu'on soumet l'échantillon à des chocs mécaniques jusqu'à l'ouverture des coquilles et la libération de la pastille de l'échantillon et en ce que l'on sépare la pastille d'échantillon ainsi déballée des parties de son emballage automatiquement en fonction de leurs tailles respectives.1. Method of automatic unpacking of metallurgical samples taken in a metal bath and solidified between two shells closed by a metal clip and coated, at least partially, in refractory sand and a metal capsule, characterized in that the sample to mechanical shock until the opening of the shells and the release of the sample tablet and in that the sample tablet thus unwrapped is separated from the parts of its packaging automatically according to their respective sizes . 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un caisson (26) contenant un transporteur sans fin (28) défilant en-dessous de déflecteurs successifs (36, 38) disposés à une distance déterminée au-dessus du transporteur (28) de manière à laisser passer ou dévier sélectivement les pièces détachées de l'échantillon brut (10), par une ouverture (34) d'introduction des échantillons dans une chambre blindée du caisson (26) devant le premier déflecteur (36) qui est conçu pour dévier les échantillons bruts non déballés (10) vers un percuteur (46) disposé à côté du transporteur (28) et conçu pour projeter les échantillons sur le transporteur (28).2. Device for implementing the method according to claim 1, characterized by a box (26) containing an endless conveyor (28) scrolling below successive deflectors (36, 38) arranged at a determined distance above of the conveyor (28) so as to let selectively pass or deflect the spare parts of the raw sample (10), through an opening (34) for introducing the samples into an armored chamber of the box (26) in front of the first deflector ( 36) which is designed to deflect the raw unpacked samples (10) towards a striker (46) placed next to the conveyor (28) and designed to project the samples onto the conveyor (28). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le percuteur est un rotor à ailettes (46).3. Device according to claim 2, characterized in that the striker is a finned rotor (46). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier déflecteur (36) est conçu pour laisser passer toutes les pièces à l'exception de l'échantillon brut non déballé (10) et de la capsule (22).4. Device according to claim 2, characterized in that the first deflector (36) is designed to allow all the parts to pass except for the raw unpacked sample (10) and the capsule (22). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second déflecteur (38) est conçu pour dévier les pastilles d'échantillons déballées vers une ouverture de sortie latérale (58) du blindage (26) et pour laisser passer les coquilles (12, 14), le sable réfractaire et les clips (18) qui sont déchargés en fin de transporteur.5. Device according to claim 2, characterized in that the second deflector (38) is designed to deflect the unwrapped sample pellets towards a lateral outlet opening (58) of the shield (26) and to let the shells (12 , 14), the refractory sand and the clips (18) which are discharged at the end of the conveyor. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par une trappe (50) prévue entre le transporteur (28) et le percuteur (46) et dont l'ouverture est commandée par un détecteur du passage d'une pastille d'échantillon déballée dans l'ouverture de sortie (58).6. Device according to claim 2, characterized by a hatch (50) provided between the conveyor (28) and the striker (46) and the opening of which is controlled by a detector of the passage of a sample wafer unpacked in the 'outlet opening (58).
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