PROCEDE DE DECRIQUAGE ET CHALUMEAU MULTIFORME POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE L'amélioration constante de la qualité exigée par les produits en acier, conjuguée avec les économies â réaliser sur les coûts de production, provoquent en amont, dans la fabrication des aciers, une recherche incessante de l'amélioration de la qualité et, en particulier, de l'état de sur- face des demi-produits (lingots, blooms, brames, billettes, etc...).
Le décriquage au chalumeau est un procédé connu, permettant de brûler par un jet d'oxygène pur le métal malsain, c'est-à-dire d'éliminer les défauts superficiels : criques, failles, brûlures et inclusions.
Ces chalumeaux peuvent être manuels ou supportés par des machines. Pour les chalumeaux utilisés sur les machines, il est connu de travailler suivant deux méthodes très différentes :
1/ Méthode à grande vitesse, dite de lavage ou de "scarfing" :
Cette méthode consiste à brûler toute la surface du demi-produit sur une épaisseur constante, définie par statistique, et prévoyant d'enlever une proportion importante des défauts de surface, étant admis qu'un contrôle ultérieur et une réparation complémentaire du demi-produit parachève le travail.
Il est connu d'utiliser à cet usage des machines supportant une rampe de chalumeaux à oxygène disposés en parallèle en formant un bain de combustion rectiligne, qui se déplace transversalement au demi-produit en balayant toute sa surface. Même si la puissance, c'est-à-dire le débit, des chalumeaux est programmée en fonction des défauts observés, du métal est brûlé sur toute la surface métallique du demi-produit. Cette méthode a le grave défaut d'entraîner une perte de métal importante.
2/ Méthode sélective :
On emploie des machines dites sélectives sur lesquelles sont montés de gros chalumeaux, à section cylindrique, manipulés à vue par l'opérateur. Cette méthode, moins rapide, permet de n'enlever que les parties de métal malsaines.
Leur avantage réside dans l'amélioration du rendement matière par le fait même que l'enlèvement du métal est contrôlé par l'opérateur qui en reste maître et ne brûle pas de métal sain.
Par contre, les performances de ces machines en surface traitée par unité de temps, sont directement dépendantes de la puissance du chalumeau
Les solutions actuelles sont donc basées sur une puissance de chalumea représentant un compromis entre les besoins du sélectif et la productivite sur grande surface.
Il est connu, par ailleurs : a) de faire des chalumeaux plus ou moins gros permettant une zone de combustion plus ou moins grande, donc permettant par le déplacement du bain de combustion plus ou moins grand, d'enlever plus ou moins de métal à vitesse constante. b) de faire déplacer la zone de combustion plus ou moins vite et, donc de brûler plus ou moins de métal avec le même chalumeau suivant la vitesse de déplacement. c) que la forme de la zone de combustion détermine le profil restant sur la pièce traitée après brûlage. d) que la combustion du métal entraîne la formation de scories liquide qui se solidifient instantanément hors de l'action de la zone de com bustion. e) que, pour certaines nuances d'acier, en particulier les nuances peu chargées en carbone, la partie de métal sous la zone de combustion est portée à fusion sans oxydation, que l'énergie cinétique de l'oxygène projette ce métal en fusion avec les scories hors de la zone de combustion et que sa solidification brutale entraîne la forma tion de bavures adhérentes . f) que l'orientation du jet d'oxygène permet de modifier la surface de la zone de combustion donc, de modifier le profil restant sur la pièce traitée. g) que, pour un surfaçage léger, un jet d'oxygène en forme de pinceau plat permet une zone de combustion rectangulaire dont le petit côté peut être réduit, entraînant une faible épaisseur de métal enlevé sur une grande surface.
h) que, pour obtenir l'un ou l'autre des résultats énumërés suivant les 7 points qui précédent, il faut utiliser des chalumeaux de forme ou de puissance différentes.
L'objet de notre invention est de définir un procédé de décriquage qui soit sélectif, c'est-à-dire ne brûle que le minimum de métal à la surface du demi-produit, ceci avec cependant une forte productivité en brûlant très rapidement le maximum du métal malsain là où cela est nécessaire.
Ce procédé consiste à faire un décriquage sélectif par un jet d'oxygène multiforme, c'est-à-dire un décriquage par un jet d'oxygène de puissance réglable et entouré de flammes de chauffage, ceci comme dant l'art antérieur, mais dont on fait également varier la section transversale, cette section variant tant dans sa surface que dans sa forme dès la sortie de la buse. Ce jet d'oxygène variant tant en puissance, c'est-à-dire en débit qu'en section, est réalisé par le fait que l'on n'utilise pas un jet unique émis par une tuyère unique, mais le regroupement de jets élémentaires disposés en faisceau compact et réglés individuellement ou par secteur, leur orientation étant globalement réglable.
Les flammes de chauffage entourant le faisceau sont également commandées individuellement ou par secteur. On a ainsi à chaque instant, un jet d'oxygène dont la puissance et la section s'adaptent globalement à la profondeur, la surface et la nature des défauts à éliminer. La forme et la puissance du jet varient indépendamment. On peut avoir un jet long et étroit formé par quelques jets élémentaires fonctionnant à fort débit, un jet court et large formé par l'ensemble des jets fonctionnant chacun à faible débit. La section du jet peut.avoir des formes très diverses telles que ronde, ovale ou rectangulaire, selon le nombre et la disposition des jets en fonctionnement.
Pour avoir cette souplesse, les jets élémentaires sont regroupés en faisceau compact dont la section est sinon circulaire, du moins de dimensions comparables en longueur et en épaisseur.
L ' obj et de l ' invention es t également de déf inir un chalumeau pour la mise en oeuvre du procédé . La buse d ' oxygène du chalumeau , obj et de
l'invention, est scindée en plusieurs tuyères parallèles et jointives regroupées en un faisceau compact. Ce faisceau est lui-même entouré de brûleurs pour le gaz de chauffage. Les tuyères et les brûleurs sont pourvus de moyens d'alimentation individuels en gaz respectivement oxy gène ou mélange de chauffe; chacun de ces moyens d'alimentation est ré glable individuellement. La section du faisceau de tuyères est le plus souvent circulaire, mais elle peut avoir d'autres formes, tels que des sections ovales ou rectangulaires.
Ainsi, le chalumeau selon l'invention peut, suivant les besoins, se transformer instantanément en chalumeau à section cylindrique, en chalumeau à section plane pour surfaçage à faible profondeur, ou en chalumeau à section elliptique permettant une solution intermédiaire entr les chalumeaux à jet plat et les chalumeaux à jet cylindrique, ou même en chalumeau à section la mieux adaptée au défaut à éliminer. Ceci per met de faire varier instantanément la profondeur du métal enlevé à la vue d'un défaut plus ou moins profond au cours d'une opération de surfaçage.
L'invention sera mieux comprise par la description d'un chalumeau selon l'invention correspondant schématiquement aux deux figures jointes,ainsi qu'à l'exposé du mode d'emploi de ce chaluemau. Le chalumeau décrit ci-après n'est défini qu'à titre d'exemple non limitatif.
La figure 1 représente schématiquement, en vue de face, l'orifice de sortie du chalumeau.
La figure 2 représente schématiquement, en coupe transversale, quelques formes de jets d'oxygène obtenus avec le chalumeau selon l'invention.
Le chalumeau, dont l'extrémité est représentée en figure 1, ast formé par un faisceau de 65 tuyères à oxygène, de diamètre 8 mm au col, soit à la sortie un diamètre de 12 mm et une distance entre axes de l'ordre de 13 mm. Ces tuyères sont numérotées sur la figure de 1 à 65. Ces 65 tuyères jointives permettent chacune l'émission d'un jet d'oxygène de l'ordre de 20 à 60 m3/h, soit au total un maximum de l'ordre de 4000 m3/h. Les 65 tuyères à oxygène sont entourées par 12 buses ou brûleurs pour gaz de chauffage, de diamètre 30 mm. Ces 12 brûleurs sont
répartis entre quatre secteurs a b c d, et peuvent être commandés indi¬ viduellement ou par secteur.
Sur la figure 2, sont figurées les sections des jets d'oxygène obtenus en n'utilisant qu'une partie ou l'autre des tuyères. Ainsi, avec les tuyères centrales 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, on obtient un jet d'oxygène de relativement faible section adapté au brûlage d'un défaut de faible surface.
L'utilisation des tuyères selon une section transversale telle que les tuyères 6, 7, 8, 18, 19, 20, 29, 30, 31, 39, 40, 41, 47, 48, 49, 53, 54, 55, 57; 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, donne un jet plat adapté au brûlage à l'oxygène de défauts larges et peu profonds sur un produit à surfacer totalement. On peut aussi utiliser pour les défauts superficiels le groupement 7, 29, 30, 31, 47, 48, 49, 53, 54, 55, 39, 40, 41, 19.
Sur la figure 2, sont figurées également d'autres associations de tuyères à oxygène donnant globalement des jets à section variable adaptés au brûlage de défauts caractéristiques très divers.
On voit que le procédé consiste à utiliser le nombre et la disposition des tuyères permettant de former globalement un jet d'oxygène de section variable qui est ainsi, à chaque instant, le mieux adapté au défaut rencontré, et ceci indépendamment de la pression de l'oxygène alimentant chacune des tuyères. Cette pression peut rester constante par exemple si la profondeur du défaut ne varie pas. On peut vraiment donner à ce chalumeau, le nom de chalumeau multiforme. Rien n'empêche cependant de faire varier, à chaque instant, la pression de l'oxygène alimentant chacune des tuyères. Cela apporte une possibilité supplémentaire de sélectivité instantanée, en adaptant le débit d'oxygène à la profondeur des défauts rencontrés.
On comprend qu'un chalumeau de cette dimension mettant en jeu des débits de gaz importants ne peut être manipulé à la main. Il doit être adapté sur un manipulateur robot,qui permet de régler librement son orientation et ses déplacements. Les brûleurs de chauffage a1, a2, a 3, b1, b2, b3, c1, c2, c3, d1, d2,
d , peuvent également être commandés individuellement ou par secteurs a, b, c, d, ceci selon le chauffage nécessaire tant en intensité qu'en surface.
Les 65 tuyères du chalumeau représenté sont réparties selon un faisceau à section circulaire. Pour certaines utilisations particulières, on pourrait également rassembler des tuyères selon un faisceau à section différente, par exemple une section rectangulaire, ovale ou elliptique.