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Patent 1091736 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 1091736
(21) Application Number: 287984
(54) English Title: LADLE FOR INDUCTION METALLURGICAL TREATMENT
(54) French Title: POCHES METALLURGIQUES POUR LES TRAITEMENTS INDUCTIFS DES METAUX
Status: Expired
Bibliographic Data
(52) Canadian Patent Classification (CPC):
  • 307/14
(51) International Patent Classification (IPC):
  • F27D 9/00 (2006.01)
  • B22D 41/01 (2006.01)
  • F27B 3/12 (2006.01)
(72) Inventors :
  • ZANETTA, HUGUES (France)
  • MICHELET, JACQUES (France)
(73) Owners :
  • INSTITUT DE RECHERCHES DE LA SIDERURGIE FRANCAISE (Not Available)
(71) Applicants :
(74) Agent: SWABEY OGILVY RENAULT
(74) Associate agent:
(45) Issued: 1980-12-16
(22) Filed Date: 1977-10-03
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
76.34 679 France 1976-11-16
76.29 996 France 1976-10-04

Abstracts

French Abstract




ABREGE DESCRIPTIF
Perfectionnements aux poches métallurgiques pour le
traitement inductif des métaux, dont l'enceinte métallique est
constituée, dans la zone de chauffage, par des tirants longitudi-
naux, caractérisés en ce que les tirants sont tubulaires pour
permettre notamment une circulation interne de fluide refroi-
dissant à l'aide de conduites d'alimentation. L'invention a
également pour objet une adaptation de la poche pour son appli-
cation dans une installation de traitement inductif sous atmos-
phère contrôlée. Cette adaptation se caractérise en ce que la
poche est munie à sa partie supérieure d'un corps annulaire
servant d'organe de support et présentant en outre un évidement
interne en communication avec l'extérieur et en ce que un
raccord étanche est prévu pour relier ledit évidement avec un
orifice de sortie à l'extrémité supérieure des tirants.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.



Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un
droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont
définies comme il suit:-

1. Perfectionnements aux poches métallurgiques pour le
traitement inductif des métaux comprenant une enceinte métallique
garnie intérieurement par un revêtement réfractaire, cette encein-
te étant composée d'un fond de poche, d'une virole supérieure et
d'une partie latérale intermédiaire reliant le fond à la virole,
cette partie intermédiaire étant constituée, dans la zone de
chauffage, par des tirants longitudinaux maintenus par serrage
entre deux brides annulaires respectivement solidaires du fond de
poche et de la virole supérieure, poche caractérisée en ce que
les tirants sont tubulaires.

2. Poche selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'el-
le est équipée de moyens permettant une circulation de fluide re-
froidissant à l'intérieur des tirants.

3. Poche selon la revendication 2 destinée à être utilisée
dans une installation de traitement inductif sous atmosphère con-
trôlée et comprenant un corps annulaire, fixé sur la virole su-
périeure au-dessus de la bride de serrage, et dépassant les limi-
tes du volume défini par les tirants, poche caractérisée en ce
que ledit corps annulaire présente au moins un évidement avec l'o-
rifice de l'extrémité supérieure des tirants et en ce que les
moyens pour permettre une circulation de fluide refroidissant à
l'intérieur des tirants sont propres à procurer une circulation
ascendante.

4. Installation selon la revendication 3 caractérisée en
ce que le corps annulaire est constitué par deux couronnes dispo-
sées autour de la virole supérieure l'une au-dessus de l'autre
et définissant entre elles un espace annulaire continu en communi-
cation directe avec l'extérieur et relié de façon étanche aux ex-

17

trémités supérieures des tirants.

5. Installation de traitement inductif des métaux sous at-
mosphère contrôlée comprenant:
- une cuve de chauffage ouverte à sa partie supérieure
et équipée intérieurement d'un inducteur annulaire,
- une poche métallurgique contenant le métal à traiter
et pouvant s'introduire, à l'intérieur de la cuve, dans l'entre-
fer de l'inducteur et comprenant une enceinte métallique garnie
intérieurement d'un revêtement réfractaire et composée d'un fond
de poche, d'une virole supérieure et d'une partie latérale inter-
médiaire reliant le fond à la virole, cette partie intermédiaire
étant constituée par des tirants longitudinaux maintenus par ser-
rage entre deux brides annulaires respectivement solidaires du
fond de poche et de la virole supérieure, cette virole étant équi-
pée en outre d'un corps annulaire disposé au-dessus de la bride
de serrage et dépassant les limites du volume défini par les ti-
rants de manière à constituer un organe de support de la poche
dans la cuve en prenant appui par sa face inférieure, sur les
bords de l'ouverture de la cuve,
- un couvercle recouvrant l'ensemble constitué par la
poche et la cuve, en reposant sur la face supérieure dudit corps
annulaire,
installation caractérisée en ce que:
- les tirants sont tubulaires,
- la poche est équipée de moyens permettant une circula-
tion ascendante à l'intérieur des tirants d'un fluide de refroi-
dissement,
- le corps annulaire solidaire de la virole supérieure
présente au moins un évidement interne en communication avec le
milieu extérieur de l'installation,
- des moyens sont prévus pour raccorder de façon étan-
che ledit évidement avec l'extrémité supérieure des tirants.
18

6. Installation selon la revendication 5 caractérisée en
ce que la cuve de chauffage comporte une chemise intérieure co-
axiale à la paroi latérale de la cuve et définissant avec celle-
ci un espace annulaire étanche à l'égard de l'atmosphère de l'ins-
tallation et dans lequel est placé l'inducteur.

7. Installation selon la revendication 6 caractérisée en
ce que ledit espace annulaire est mis en communication avec le
milieu ambiant extérieur au moyen d'une ouverture pratiquée dans
la cloison latérale de la cuve.
19

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


10!91736


La présente invention concerne une poche métallurgique
à enceinte métallique fragmentée destinée aux traitements induc-
tifs des métaux et alliages, notamment leur fusion, ou plus géné-
ralement leur maintien ou leur montée en température en phase li-
quide, sous l'action d'un champ magnétique alternatif.
L'évolution des pratiques d'élaborations des métaux, et
de l'acier en particulier, vers une métallurgie "hors du four" ou
"métallurgie en poche" se heurte pour une grande part au diffici-
le problème du chauffage du métal en poche.
Parmi les solutions envisagées, dont la majorité fait
appel à l'énergie électrique, seul le chauffage par induction pré-
sente l'avantage de transmettre l'énergie au sein du métal avec
un excellent rendement thermique. On peut donc en principe conce-
voir une bobine d'induction, comparable à celle d'un four à induc-
tion de type usuel, dans laquelle vient se placer la poche. Tou-
tefois un problème important demeure: la possibilité d'induire
des courants électriques dans le contenu, c~est-à-dire la charge
métallique à traiter, sans pour autant surchauffer le contenant
(l'enceinte métallique de la poche), par des courants de Foucault
indésirables. On a déjà proposé d'alimenter la bobine d'induc-
tion avec un courant de basse fréquence (de 1 à 5 Hz). Cepen-
dant, le brassage intense du métal, d'autant plus important que
la fréquence est basse, et l'élévation de la température de l'en-
ceinte de la poche, limitent les puissances installées, si bien
que ce procédé n'est utilisé en fait que pour brasser le métal en
poche et qu'il est souvent complété par un autre moyen de chauf-
fage notamment par arc.
Une autre solution consiste, afin de conserver l'avanta-
ge d'une alimentation électrique à la fréquence industrielle de
l'ordre de 50 Hz, à modifier la technologie de la poche pour la

rendre le plus possible insensible au champ magnétique oscillant.
Pour ce faire, il est connu de découper l'enceinte métallique de


-1- ~

~091736


la poche en suffisamment d'éléments, électriquement isolée les
uns des autres pour empêcher la circulation de courants de Fou-
cault indésirables tout en assurant à l'ensemble une tenue méca-
nique acceptable.
A cet effet le brevet français 1.509.043 décrit une
poche pour traitements inductifs dont l'enceinte métallique, de
forme générale cylindrique, est constituée dans la zone de chauf-
fage, par des plaquettes métalliques amagnétiques, assemblées les
unes aux autres de manière à former une paroi mécaniquement conti-

nue, et isolées électriquement entre elles par un ciment réfrac-
taire injecté dans les interstices continus ménagés entre les pla-
quettes assemblées.
On retrouve des dispositions sensiblement analogues
dans la poche décrite dans le brevet français n 1.534.905.
Cependant il est à craindre que les poches de ce type,
de par leur structure métallique très compacte, deviennent vite
inutilisables en raison de leur échauffement dès que la fréquence
du courant inducteur dépasse 60 Hz environ.
Un autre brevet français n 2.100.553 décrit une poche
apparemment mieux apte à remédier aux inconvénients précités.
L'enceinte est constituée, dans la zone de chauffage, par des élé-
ments métalliques isolés électriquement entre eux de manière à
former un circuit électrique ouvert et présentant chacun une fai-
ble section par rapport à leur longueur. Plusieurs variantes
sont décrites. Certaines ne semblent pas offrir les meilleures
garanties de tenue mécanique. D'autres, sont basées sur l'utili-
sation, dans la zone de chauffage, de tirants métalliques longi-
tudinaux régulièrement distribués autour de la poche et maintenus
en place par serrage entre deux brides annulaires respectivement

solidaire du fond de poche et d'une virole supérieure. Une telle
technologie confère aux poches une tenue mécanique améliorée cer-
tes, mais non encore suffisamment satisfaisante en raison des


1~1191736

possibilités d'échauffement des tirants.
La présente invention a pour but de proposer une poche
métallurgique du type précité dont l'enceinte présente un bon
compromis entre une structure métallique suffisamment compacte
pour assurer une tenue mécanique similaire à celles des poches
classiques et suffisamment fragmentée pour éviter, au cours des
traitements inductifs, à fréquence industrielle, ou même à plu-
sieurs centaines d'Hertz, un échauffement intempestif qui dégra-
derait rapidement sa tenue mécanique.
Un autre but de l'invention consiste dans l'application
d'une telle poche à des traitements inductifs sous atmosphère
contrôlée.
A cet effet, la présente invention a pour objet une po-
che métallurgique pour le traitement inductif des métaux compre-
nant une enceinte garnie intérieurement par un revêtement réfrac-
taire. Cette enceinte, composée d'un fond métallique, d'une viro-
le métallique supérieure et d'une partie latérale intermédiaire
reliant le fond à la virole, est constituée, dans la zone de
chaufage, par des tirants métalliques longitudinaux maintenus en
position par serrage entre deux brides métalliques annulaires in-
férieure et supérieure, solidaires respectivement du fond de po-
che et de la virole supérieure, poche caractérisée en ce que ies
tirants sont tubulaires.
Selon une caractéristique avantageuse des moyens sont
prévus pour permettre une circulation d'un fluide refroidissant
à l'intérieur des tirants.
` L'invention a également pour objet une adaptation de la
poche pour des traitements inductifs dans une installation sous
atmosphère contrôlée, adaptation selon laquelle la virole supé-
rieure présente à sa périphérie un corps annulaire disposé au-
dessus de la bride de serrage et dépassant des limites latérales

du volume défini par les tirants et caractérisé en ce que ce


1091736

corps annulaire présente au moins un évidement interne en commu-
nication avec l'extérieur et en ce que des moyens sont prévus
pour mettre en liaison de façon étanche ledit évidement avec les
extrémités de sortie supérieures des tirants tubulaires.
Comme on le comprend la présente invention consiste,
dans l'une de ses caractéristiques distinctives essentielles, à
mettre en oeuvre des tirants évidés axialement.
L'intérêt d'une telle disposition est triple:
- en premier lieu elle constitue une mesure préventive
visant à réduire les possibilités de circulation des courants
de Foucault qui ont tendance à se développer autour de l'axe des
tirants;
- en second lieu elle constitue une mesure curative
pour juguler les effets calorifiques indésirables des courants
de Foucault en permettant, en association avec des moyens d'ali-
mentation appropriés, une circulation d'un fluide refroidissant
à l'intérieur des tirants;
- en troisième lieu, elle conduit à faire usage de ti-
rants de meilleure qualité, puisque les tirants tubulaires peu-

vent être obtenus par étirage alors que les tirants pleins sontproduits par tréfilage et qu'il faudrait ensuite les forger pour
leur conférer une qualité équivalente aux premiers. En outre;
ces tirants, qu'ils soient pleins ou creux, présentent, à sec-
tion égale, un même moment d'inertie, donc une résistance iden-
tique à la flexion et au flambage.
Un autre aspect avantageux est d'ordre économique: en
effet les tirants creux, quelque soit leur prof11 extérieur peu-
vent être formés à partir de tubes d'acier inoxydable que l'on
trouve couramment dans le commerce. L'outillage nécessaire à
leur fabrication est alors fort simple et son coût pourra être
très rapidement amorti.

Un autre objet de l'invention réside, on l'a vu, dans




-- 4 --

lO9iL736

l'adaptation de la poche à tirants creux en vue de son applica-
tion à une installation de traitements inductifs sous atmosphère
contrôlée.
Les poches de ce type, qu'elles soient connues ou con-
formes à l'invention, doivent en effet constituer, de par leur
finalité même, des appareils à grande souplesse d'utilisation
cumulant les avantages respectifs des poches traditionnelles et
des fours à induction classiques. Elles doivent en particulier
permettre toute opération de finition de la charge traitée, com-

me le dégazage, la désoxydation et la décarburation simultanéeetc..., et doivent ar conséquent pouvoir être mises sous vide,
ou plus généralement sous atmosphère contrôlée, dans des condi-
tions compatibles avec la pratique industrielle.
A cet égard, le brevet fran,cais n 2.100.553, précé-
demment cité, décrit une telle utilisation en référence à la fi-
gure 9: la poche à tirants pleins repose à l'intérieur d'une cu-
ve de chauffage à induction en prenant appui sur les bords de cel-
le-ci par l'intermédiaire d'une couronne annulaire disposée au-
dessus de la bride de serrage supérieure et dépassant des limites
du volume défini par les tirants. L'ensemble est complété par
une cloche aspirante reposant sur la face supérieure de la cou-
ronne.
Dans le cas des poches conformes à l'invention, c'est-
à-dire comportant des tirants tubulaires pour la circulation in-
terne d'un fluide de refroidissement, qui est d'ailleurs généra-
lement un gaz, par exemple de l'air, de l'azote etc..., on com-
prend aisément que les dispositions précitées de mise sous atmos-
phère contrôlée ne sauraient être transposées à l'identique. En
effet, le fluide de refroidissement s'échappant par l'extrémité
de sortie des tirants, pénétrerait alors dans l'atmosphère ré-
gnant dans l'installation de traitement et ruinerait ainsi toute

possibilité de régulation ou de contrôle. Il en serait de même


109i736

dans le cas de traitement sous vide: le gaz refroidissant cons-
tituerait alors un ballast que l'appareil de mise sous vide de-
vrait évacuer et qui limiterait ainsi la pression de travail.
Comme on l'aura déjà compris, l'adaptation de la poche
conformément à l'invention consiste en une technologie particu-
lière permettant de rendre le circuit de fluide de refroidisse-
ment interne des tirants indépendant par rapport à l'atmosphère
contrôlée régnant dans l'installation de traitement. A cet ef-
fet, l'invention réside dans ses caractéristiques essentielles:
- à munir la poche de moyens d'alimentation en fluide
refroidissant permettant une circulation ascendante de ce dernier
à l'intérieur des tirants,
- à disposer autour de la virole, et au-dessus de la
bride de serrage un corps annulaire dépassant des limites du vo-
lume défini par les tirants et présentant des cavités internes
en communication avec l'extérieur,
- à équiper chaque tirant de raccords étanches reliant
leur extrémité de sortie supérieure aux cavités internes du corps
annulaire~
De cette façon, lorsque la poche est installée dans une
cuve de chauffage par induction en prenant appui sur les bords de
celle-ci par l'intermédiaire de la face inférieure du corps annu-
laire et qu'un couvercle recouvre l'ensemble en reposant sur la
face supérieure dudit corps, les cavités internes ménagées à l'in-
térieur de ce dernier et dans lesquelles débouche le circuit de
refroidissement des tirants, permettent l'évacuation à l'extérieur
du fluide de refroidissement sans que l'atmosphère contrôlée de
l'enceinte close de traitement en soit perturbée.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et
avantages ressortiront plus clairement au vu de la description
qui suit donnée en référence aux planches de dessins annexées sur

lesquelles:


~)91736

- la figure 1 montre une vue en élévation de l'ensemble
de la poche, telle qu'elle se présente lorsqu'elle est placée
dans l'entrefer d'une bobine à induction,
- la figure 2 montre une vue en élévation de la poche
conforme à l'invention et adaptée à son application dans une ins-
tallation de traitement inductif sous atmosphère contrôlée,
- la figure 3 illustre une vue en coupe axiale de la
poche représentée sur la figure 1, et placée dans une installa-
tion de traitement inductif sous atmosphère contrôlée,
- la figure 4 représente une variante de réalisation de
l'installation de traitement illustrée sur la figure 3,
- la figure 5 montre, en coupe verticale, le détail du
raccordement étanche entre les tirants et le corps annulaire.
Sur les figures, les mêmes éléments sont désignés par
des références identiques.
Comme on le voit sur la figure 1, la poche 1 est cons-
tituée d'une enceinte 2, de forme générale cylindrique, garnie
intérieurement d'un revêtement réfractaire non visible. Cette
enceinte se compose d'un fond métallique 3 en forme de cuvette,

d'une ceinture, ou virole supérieure 4 également métallique et,
entre les deux, d'une pluralité de tirants métalliques longitu-
dinaux 5 formant un rideau de colonnes régulièrement espacées,
maintenant le réfractaire intérieur. Ces tirants sont fixés à
leurs extrémités à deux brides annulaires plates 6 et 7 respecti-
vement solidaires de la virole supérieure 4 et du fond 3. Leur
fixation est assurée par des moyens de serrage 8, qui seront dé-

- crits plus en détail en référence à la figure 5.
La virole supérieure 4 est munie de deux tourillons la-
téraux 9 pour permettre les opérations de manutention habituelles.

Il a été prévu dans le fond de poche, une busette à tiroir 10
(non visible sur la figure 2) pour effectuer les opérations de
coulée. On a représenté schématiquement sur la partie gauche de


iO9lq36

la figure, un dispositif de chauffage par induction constitué par
une bobine 11 entourant la poche et inséré dans une culasse ferro-
maynétique annulaire 12. Comme on le voit, la hauteur de la bo-
bine ne dépasse pas celle des tirants, de sorte que la virole 4,
le fond de poche 3 ainsi que leurs brides de serrage respectives
6 et 7 se trouvent positionnées à l'extérieur de la zone de chauf-
fage proprement dite, référencée a. L'ensemble de la structure
métallique de l'enceinte 2 est en matériau amagnétique, de préfé-
rence en acier inoxydable amagnétique, de manière à ne pas cana-

liser les lignes de champ magnétique crée par la bobine au détri-
ment de la charge à chauffer contenue dans la poche.
La caractéristique particulière de la poche conforme à
l'invention, à savoir la présence de tirants tubulaires, ne peut
bien entendu apparaître sur cette figure. Toutefois, on peut ob-
server sur celle-ci la présence, sous le fond 3, d'une conduite
annulaire 13 soutenue par des attaches 14 et reliée par une tuyau-
terie 15 à une source d'air sous pression (non représentée) pour
le refroidissement interne des tirants. L'air est distribué
dans chaque tirant par autant de tubulures 16 piquées sur la con-

duite 13 et reliant de fa,con étanche les extremités inférieuresdes tirants. Afin de ne pas surcharger la figure, seulement
quelques tubulures 1~ ont été représentées. On comprend que ia
circulation dans les tirants se fait de fa,con ascendante et l'air
s'échappe à l'atmosphère par les orifices 17 à l'extrémité supé-
rieure des tirants.
Il est à noter que le sens remontant de la circulation
du fluide refroidissant dans les tirants n'est nullement une ca-
ractéristique indispensable à l'invention dans son objet premier.
Il n'a été retenu, dans l'exemple décrit, qu'en raison des commo-


dités de mise en oeuvre. Et on peut fort bien envisager des va-
riantes, certes moins avantageuses et plus encombrantes, mais
permettant de réaliser, si on le désire, une circulation descen-




- 8 - `

1~91736

dante du fluide de refroidissement en alimentant les tirants par
leur extrémité supérieure. Notamment on peut prévoir des tubulu-
res, telles que 1~, piquées sur la conduite annulaire 13 et re-
montant extérieurement le long de la poche. On peut également
prévoir par exemple de placer la conduite 13 au-dessus de la bride
de serrage supérieure.
Par contre. la circulation ascendante du fluide refroi-
dissant devient une caractéristique essentielle de l'invention
dans son second objet, relatif à l'adaptation de la poche pour
son application à une installation de traitement sous atmosphère
contrôlée, et qui sera explicité ultérieurement en référence aux
figures 2 à 5.
L'exemple considéré concerne une poche expérimentale
d'une capacité de 7 tonnes environ d'acier liquide et présente
une enceinte de diamètre voisin de 1,50 mètre. Les tirants, au
nombre de oO, présentent une section droite de surface voisine
de la moitié de celle des espaces longitudinaux qu'ils définis-
sent entre eux, espaces dans lesquels sont avantageusement placées
des cales en matériau isolant de l'électricité et présentant une
bonne résistance à la chaleur. Le rôle premier de ces cales est,
on le comprend bien, d'améliorer l'étanchéité de l'enceinte de la
poche à l'égard du métal en fusion qui y est contenu.
Dans l'exemple décrit, les tirants sont de profils ex-
térieur et intérieur cylindriques. Leur diamètre extérieur est
de 3,3 cm et leur diamètre intérieur de 1,7 cm. L'épaisseur de
leur paroi est donc de 0,8 cm.
On rappelle à ce sujet, que l'une des fonctions des
tirants creux est d'assurer une réduction de l'intensité des cou-
rants de Foucault en application des lois bien connues sur les
effets de pénétration des ondes électromagnétiques dans les mi-
lieux conducteurs, effets plus connus sous la dénomination "d'ef-

fet de peau". On sait à cet égard que la profondeur de pénétra-



1~91736


tion dans l'acier inoxydable amagnétique, dont sont constituésles tirants, est de 6 cm environ pour des fréquences industriel-
les de l'onde incidente, fréquences qui sont celles avantageuse-
ment utilisées pour l'exploitation de la poche conforme à l'in-
vention. On comprend donc que tout tirant tubulaire est d'autant
plus favorable à une réduction de ces courants parasites que son
épaisseur de paroi est inférieure à 6 cm environ.
La description qui suit, en référence aux figures 2, 3,
4 et 5 est relative à un aspect complémentaire de l'invention,
à savoir l'adaptation de la poche à tirants creux pour la circu-
lation interne d'un fluide de refroidissement, en vue de son ap-
plication à une installation de traitement inductif sous atmos-
phère contrôlée.
On retrouve sur la figure 2 une poche similaire à celle
décrite précédemment en référence à la figure 1.
Dans le cas présent toutefois, la virole supérieure 4
comporte un corps annulaire 18 disposé au-dessus de la bride de
serrage 6 et dont les dimensions sont telles qu'il dépasse les
limites du volume défini par les tirants. Comme on le sait, ce
corps annulaire va servir de moyen de support pour la mise en
place de la poche dans une installation de traitement, dont la
description sera faite en référence aux figures suivantes. Com-
me il a été dit également, ce corps 18 doit présenter des évide-
ments internes en communication avec l'extérieur. Dans l'exemple
décrit ces évidements sont constitués par un espace annulaire
continu 19. A cet effet, le corps 18 est réalisé par deux cou-
ronnes 20 et 21 disposées l'une au-dessus de l'autre de façon non
jointives, mais solidarisées au moyen d'une virole extérieure 22
assurant la résistance mécanique de l'ensemble lorsque la poche
est placée dans l'installation de traitement. La virole 22 est
bien entendu ajourée par des lumières 23 pour permettre la commu-

nication directe de l'espace annulaire 19 avec le milieu extéri-




-- 10 --

1109i736

eur.
On aperçoit sur la figure des raccords tubulaires 24reliant de façon étanche l'extrémité de sortie 17 des tirants à
l'espace annulaire 19 au travers d'ouvertures ménagées à cet ef-
fet au travers de la couronne inférieure 20 et non visibles sur
la figure.
On voit également les moyens d'alimentation des tlrants
en air de refroidissement, constitués par la conduite circulaire
13 connectée d'une part à une source sous pression (non repré-

sentée) par la conduite d'amenée 15, et d'autre part à l'extrê-
mité inférieure de chaque tirant par une tubulure dont un seul
exemplaire a été représenté en 16 pour ne pas surcharger la figu-
re.
On observe encore que les tourillons 9 sont cette fois
fixés à la virole extérieure 22.
On retrouve sur la figure 3, la poche 1 conforme à l'in-
vention, munie de son revêtement réfractaire intérieur 25 présen-
tant une enceinte métallique fragmentée 2 composée du fond de
poche 3 de la virole supérieure 4 enveloppant la partie supé-

rieure de la poche et d'une partie intermédiaire constituée parune pluralité de tirants 5 régulièrement distribués autour de la
poche et associés à des cales isolantes en matériau réfractaire,
non visibles sur la figure et insérées dans les espaces longitu-
dinaux disponibles entre deux tirants consécutifs.
Ces tirants sont maintenus en place par serrage entre
les deux brides annulaires 6 et 7 respectivement solidaires de la
virole supérieure 4 et du fond de poche 3. Une description plus
détaillée des moyens de serrage sera faite en référence à la
figure 5. Conformément à l'invention, les tirants sont tubu-

laires pour permettre une circulation interne d'un fluide refroi-

dissant qui est de préférence un gaz, par exemple de l'air. On
rappelle que l'intérêt de cette disposition est de réduire au
maximum l'élévation de température de l'enceinte de la poche qui


lV9~736

peut être provoquée, même en l'absence de l'élévation possible
par courants de Foucault, par le flux calorifique de la charge
liquide qui se transmet, de l'intérieur vers l'extérieur de la
poche au travers du réfractaire. L'alimentation est effectuée
par une conduite annulaire 13 reliée à une conduite d'amenée 15
et approvisionnant les tirants par leur base au moyen de tubes
de jonction 16. La circulation dans les tirants est donc ascen-
dante et le gaz est évacué par l'extrémité supérieure 17 de ces
derniers. La virole 4 comporte, outre la bride de serrage 6, un
corps annulaire creux 18 constitué par deux couronnes superposées
20 et 21, disposées au-dessus de la bride 6 et définissant entre
elles un espace annulaire 19 confiné à sa périphérie interne par
la virole 4 et à sa périphérie externe par la virole rapportée
22, ajourée par des lumières 23.
Comme on le voit, ces couronnes dépassent les limites
du volume de la poche défini par les tirants de manière à per-
mettre comme on va l'indiquer à présent, la mise en place de la
poche dans une installation de traitement. A cet effet, la fi-
gure 3 montre une cuve de chauffage 26 comportant une bobine à
induction 11 insérée dans une culasse magnétique annulaire 12.
La cuve comporte un fond 27 et se trouve ouverte à sa partie
supérieure dont les bords sont constitués par une collerette
cannelée 28 munie d'un joint d'étanchéité 29.
Comme on le voit sur la figure, la poche 1 est suspen-
due dans la cuve 26 au moyen de la couronne inférieure 20 pre-
nant appui sur la collerette 28 par l'intermédiaire du joint an-
nulaire 29.
Pour des raisons de sécurité on a prévu une jupe de
protection 30 masquant les organes d'alimentation des tirants en
air de refroidissement.
L'ensemble constitué par la poche 1 et la cuve 26 est

recouvert par une cloche 31 reposant sur la couronne supérieure


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21 au moyen d'une collerette cannelée 32 pour l'emplacement d'un
joint d'étanchéité 33.
Dans l'exemple décrit, la cloche 31 comporte une con-
duite d'aspiration 34 pour la mise sous vide de l'ensemble.
L'installation de traitement inductif sous vidè est
donc réalisée par la cuve 26, la cloche 31 et une partie médiane
constituée par le corps annulaire creux 18. De cette facon l'ins-
tallation présente donc au niveau de la virole 4 un retrait péri-
phérique définissant l'espace annulaire 19 précité. Grâce aux
lumières 23 ménagées dans la virole 22 cet espace fait partie in-
tégrante du milieu extérieur à l'enceinte sous vide par rapport
à laquelle il présente une étanchéité totale.
L'évacuation du gaz de refroidissement circulant dans
les tirants est effectuée à l'extérieur au moyen d'un raccord
étanche 24 reliant l'extrémité supérieure 17 des tirants à l'es-
pace 19 au travers d'ouvertures ménagées dans la couronne 20. De
cette manière, le gaz de refroidissement ne risque pas de pertur-
ber l'atmosphère contrôlée régnant dans l'enceinte de traitement.
On a représenté sur la figure 4 une cuve de chauffage
26 modifiée intérieurement de manière à isoler la bobine d'induc-
tion 11 de l'atmosphère contrôlée régnant dans l'installation de
traitement.
Cette modification consiste à disposer à l'intérieur de
la cuve une cloison séparatrice 35 coaxiale à l'enveloppe latéra-
le 36 de la cuve, et définissant avec celle-ci un espace annulai-
re 37 étanche à l'égard de l'enceinte de traitement proprement
dite.
Comme on le voit cet espace annulaire 37 est occupé par
la bobine à induction 11 qui de ce fait se trouve soustraite de
l'atmosphère contrôlée régnant dans l'installation de traitement.
Cet aménagement avantageux permet à la bobine 11 de sup-

porter des tensions électriques supérieures à celles permises en




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l'absence d'une cloison séparatrice telle que 35 et qui seraient
limitées, en particulier lors de traitement sous vide, à des va-
leurs de l'ordre de 250 V, au-delà desquelles on encourt de sé-
rieux risques d'amorcer entre les conducteurs du bobinage des ef-
fluves électriques.
Le matériau constitutif de la cloison 35 est avant tout
étanche, donc non poreux. De plus il est amagnétique de manière
à ne pas perturber le champ magnétique créé par l'inducteur 11.
D'autre part, ce matériau est de préférence non métallique de
fa,con à ne pas devenir le siège de courants de Foucault indésira-
bles qui auraient tendance à se développer dans des plans perpen-
diculaires à l'axe de la bobine. En outre la cloison 35 doit a-
voir à la fois une bonne tenue thermique car les températures en
cet endroit peuvent atteindre plusieurs centaines de degrés cen-
tigrades, et une bonne tenue mécanique pour résister aux contrain-
tes de pression notamment lors des traitements sous vide. Compte
tenu d'un tel cahier de charge, le demandeur préconise par exem-
ple l'emploi de matériaux thermoplastiques de synthèse, tels que
le chlorure de polyvinyle rigide qu'on connaît dans le commerce
sous la désignation "Lucoflex", ou de préférence des tissus d'a-
miante armés d'araldite ou des résines armées de tissus de verre
etc..., que l'on trouve également dans le commerce.
Il est à noter que l'inducteur 11 peut aisément être
mis en oeuvre sous pression atmosphérique si on le désire. Il
suffit pour cela de mettre l'espace annulaire 37 en communication
avec le milieu ambiant extérieur, par exemple au moyen d'une ou
plusieurs lumières, telles que 38 pratiquées dans l'enveloppe 36.
La figure 5 représente une vue détaillée des moyens de
fixation des tirants et du prolongement vers le haut de leur cir-


cuit de refroidissement.
On distingue sur la figure le fond de poche 3 muni desa bride de serrage 7. On distingue également la virole 4 ser-




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vant de frette au niveau de l'extrémité supérieure de la poche et
comportant, outre sa bride annulaire 6, le corps annulaire 18
constitué par les deux couronnes 20 et 21 reliées par la virole
22 et définissant entre elles l'espace annulaire 19.
Le tirant métallique 5 est composé d'une tige lisse 39
terminée par des pièces d'extrémités 40 taraudées intérieurement
et prenant appui contre la face intérieure des brides 6 et 7 par
l'intermédiaire de rondelles d'appui 41 et de joints annulaires
plats 42 en matériau isolant de l'électricité. L'assemblage du
tirant 5 avec la bride 6 (ou avec la bride 7) est effectué au
moyen de goujons creux 43 composés d'une tige 44 filetée à ses
deux extrémités et d'un écrou à embase 45. La tige 44 traverse
des ouvertures 29 prévues dans la bride 6 (ou 29' dans la bride
7) et pénètre à l'intérieur du tirant 5 par vissage dans la pièce
taraudée 40. Le serrage est assuré par l'écrou 45 par l'intermé-
diaire d'une rondelle d'appui 41' et d'un joint annulaire 42'
respectivement identiques à la rondelle 41 et au joint 42 préci-
tés. Les ouvertures 29 ménagées dans la bride 6 présentent un
diamètre supérieur à celui des tiges filetées 44 qui les traver-
sent de manière à pouvoir disposer dans l'espace annulaire défini
entre elles un ]oint 46 de type "canon", en matériau isolant de
l'électricité. On va maintenant décrire le raccord 24 permettant
de relier de façon étanche l'extrémité de sortie 17 des tirants
à l'espace annulaire 19. L'extrémité supérieure de la tige 44
présente un alésage 47 dans lequel est placé un embout tubulaire,
ou "locating" 48 servant de centrage à un joint tubulaire 49 en
matériau élastique tel que du caoutchouc. Ce joint 49 est égale-
ment centré à son extrémité supérieure au moyen d'un congé 50
usiné dans une pièce creuse terminale 51 vissée dans une ouvertu-
re 52 ménagée au travers de la couronne 20. Le raccord 24 est
donc constitué par l'embout 48, le joint 49 et la pièce terminale
51. On notera par ailleurs qu'il est avantageux de prévoir des


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lumières 23 suffisamment grandes pour pouvoir atteindre, avec
un outil approprié, la tête de la pièce Sl.
Comme on le comprend, l'air s'échappant de l'extrémi-
té 17 des tirants est canalisé dans l'espace 19 d'où il s'éva-
cue à l'extérieur par passage au travers des lumières 23. On
peut ainsi opérer sous vide sans risque de perturbation du
système de contrôle et de régulation par une introduction indé-
sirable du fluide refroidissant dans l'enceinte de traitement.
Bien entendu l'invention n'est pas limit~e aux exem-

ples d~crits. Ainsi la technologie particulière des tirantset de leurs moyens de fixation conform~ment à la figure 5 pré-
sente l'avantage de faciliter les opérations de remplacement
des tirants défectueux ou usagés mais ne saurait pour autant
constituer une limite à la présente invention. Toute autre
technologie peut également satisfaire, par exemple celle re-
présentée dans la demande de brevet français (76/29.996 publiée
le 19 février 1979 sous le numéro 2.366.079) décrivant des ti-
rants concus d'une seule pièce, et dont les extr~mités u~inées
et filetées traversent les ouvertures ménagées dans les brides
de serrage.
De même la nature gazeuse du fluide de refroidissement
n'est nullement limitative. Il est possible également d'uti-
liser un liquide, par exemple de l'eau. Toutefois il sera
souhaitable dans ce cas de prévoir un collecteur à l'endroit
où est ~vacué le liquide dans l'espace annulaire ménagé entre
les deux couronnes.
De même encore la réalisation particulière du corps
annulaire 18 telle que décrite ci-avant, n'est pas limitative
de l'invention, et toute autre forrne ou structure devra être
considérée comrne équivalente dans la mesure où ce corps consti-

tue un moyen pour mettre en comrnunication avec l'extérieur le




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fluide refroidissant s'échappant par l'extrémité sup~rieure des
tirants.
Enfin, la forme des tirants importe peu, et devra être
considéré comme faisant partie de l'invention tout tirant
quelle que soit sa présentation extérieure ou son profil inté-
rieur, dans la mesure où il est tubulaire.




~?,
-16a-

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Title Date
Forecasted Issue Date 1980-12-16
(22) Filed 1977-10-03
(45) Issued 1980-12-16
Expired 1997-12-16

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Drawings 1994-04-30 5 180
Claims 1994-04-30 3 100
Abstract 1994-04-30 1 24
Cover Page 1994-04-30 1 13
Description 1994-04-30 17 747