[0001] La présente invention concerne un fil fourré composite destiné à l'introduction d'additifs,
dans des bains de métal.
[0002] 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.
[0003] 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 un tel fil fourré on parvient
à doubler l'effet d'une désoxydation d'un effet d'alliage.
[0004] Or, cette technique d'introduction n'est pas exempte de problèmes d'ordre technologique.
Ainsi, suivant le façonnage du fil fourré il existe le risque d'un écoulement ou altération
de l'additif incorporé à la gaine.
[0005] Pour étendre ladite technique à des applications, métallurgiques, comme p.ex. au
traitement de bains de métal par des mélanges 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 due aux conditions qui règnent en général dans les aciéries.
[0006] 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'additif, à celui de la gaine.
[0007] Ce fil fourré qui permet de réduire les longueurs à prévoir
essentiellement une gaîne métallique, constituée par un feuillard mince dont les bords
sont recourbas de façon à ce qu'il forme un profil de section droite sensiblement
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 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.
[0008] Un fil qui permet d'augmenter encore davantage le rapport additif/gaîne 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 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
une très faible épaisseur inférieure à 100 microns.
[0009] 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 remplissage du fil ainsi que pour réduire le temps nécessaire à l'introduction
dans le bain d'une quantité donnée d'additifs.
[0010] Si l'on se propose de réduire encore davantage ce temps, on peut soit introduire
plusieurs fils à la fois, ce qui comport 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 risqu 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, ce qui aurait pourtant comme effet d'augmenter de manière substantielle le
rayon d'enroulement; les bobines nécessaires pour enrouler de tels fils seraient trop
grandes pour être utilisées sur les surfaces réduites qui sont disponibles pour les
opérations de ce genre.
[0011] Le but de l'invention est donc de proposer un fil fourré permettant d'augmenter sensiblement
le taux de remplissage et de diminuer ainsi la longueur utile du fil et en même temps
la durée nécessaire à son introduction dans un bain de métal.
[0012] 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
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 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.
[0013] 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 du fil et des feuillards de protection.
Donc si l'on se propose d'augmenter le rapport poids de l'additif/longueur du fil
où la dite longueur correspond au temps nécessaire pour l'introduction 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 bobines classiques, on propose le fil suivant l'invention
qui présente une forme aplatie, réalisée de préférence par laminage.
[0014] Une augmentation du diamètre du fil, p.ex. au triple et un 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
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 problèmes.
[0015] 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, 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 l'étanchéisation au moyen d'un feuillard métallique de 0,2 mm et plus
d'épaisseur dont le poids est considérable 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.
[0016] Il y a lieu de relever dans ce contexte que la densité du matériau synthétique prêmentionné
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 ainsi qu'une raideur
suffisante pour se prêter aux procédés classiques de fabrication de fils fourrés.
[0017] Si l'on compare ces valeurs à celles que présentent les 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.
[0018] 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-
tuellement sur une distance qui correspond à au moins un dixième de la circonférence
extérieure du fil.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] Une autre forme d'exécution prévoit que l'additif soit recouvert 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.
[0022] Dans cette exécution il peut être avantageux d'utiliser un feuillard autocollant
dont la surface collante est dirigée vers la gaine métallique.
[0023] Suivant une forme d'exécution particulièrement avantageuse le feuillard synthétique
est un feuillard qui se contracte 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 contracte. 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 fermeture bon marché et facile à manier.
[0024] 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 torsion, ce qui permet d'utiliser des rouleaux de fils au lieu de bobines.
[0025] Une illustration non-limitative d'une forme d'exécution préférée du fil fourré suivant
l'invention est fournie par 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.
[0026] 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.
[0027] 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 de la largeur
corresponde à une forme d'exécution reconnue comme préférable en pratique.
[0028] En fig. 2 il est illustré- un fil aplati, correspondant en capacité utile au fil
que montre la fig. 3. On se rend compte 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.
[0029] 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 la capacité d'emmagasinage resp. les
quantités injectables avec la vitesse d'introduction des fils dans le bain, pour fils
de différents diamètres.
[0030] En fig
. 4 il est représenté la relation entre le diamètre (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 l'invention; le feuillard constituant l'enveloppe présentant
une épaisseur de 0,5 mm. Les poudres emmagasinées présentent 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%.
[0031] On constate qu'en passant d'un diamètre (Ø) 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%.
[0032] On constate en plus que 3 fils de 12 mm (0) utilisés 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.
[0033] Il est bien entendu que le fil de 30 mm (Ø) doit être constitué suivant l'invention
sous forme aplatie, pour être utilisé en aciérie de manière rationnelle.
[0034] En fige 5 il est représenté la relation entre la quantité d'additif injectable (Q)
en g/sec avec le diamètre du fil (Ø) en mm pour une vitesse d'introduction de 1 m/sec.
On distingue la zone (Z) qui correspond aux possibilités d'injection d'additifs, offerts
par la technique d'introduction utilisant une lance et un gaz porteur.
[0035] L'utilisation du fil fourré suivant l'invention permet de dépasser les quantités
injectables par voie conventionnelle à l'aide de lances et ceci à la vitesse assez
modeste de 1 m/sec.
[0036] En fig. 6 il est représenté la relation entre (Q) et la vitesse (V) d'introduction
des fils, en m/sec, pour fils de (Ø) 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).
1) Fil fourré composite
l'introduction d'additifs dans un bain de métal, caractéisé 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 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
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 lar- geur correspond au moins au trip e de la dite
hauteur.
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.
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.
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.
6) Fil fourré suivant les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que le feuillard
est un feuillard autocollant dont la face collante est dirigée vers la gaine métallique.
7) Fil fourré suivant les revendications 1 - 6, caractérisé en ce que le feuillard
est contractable sous l'effet de la chaleur.