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1. (WO1992010325) OPENING A TAPHOLE WITH A PLASMA TORCH
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

REVENDICATIONS

1. Une torche à plasma notamment destinée à ouvrir un trou de coulée fermé par un bouchon dans une paroi d'un four en désagrégeant et fondant ce bouchon d'une façon reproductible et précise, ladite torche ayant une pointe refroidie à l'eau et comprenant:
- un manchon creux fait en acier inoxydable, ce manchon ayant une surface extérieure cylindrique et une extrémité avant ouverte;
- une paire d'électrodes creuses avant et arrière montées coaxialement à l'intérieur du manchon creux, l'électrode avant étant positionnée à l'extrémité avant de la torche et étant pourvue d'un trou central;
- une bague, dite d'espacement, électriquement isolante, cette bague étant montée coaxialement dans le manchon creux entre les deux électrodes;
- des moyens montés à l'intérieur du manchon creux pour relier les électrodes à une source externe de courant électrique de façon à générer un arc électrique entre les électrodes, cet arc ayant un point d'attache sur chaque électrode;
- des moyens disposés à l'intérieur du manchon creux et connectables à une source externe de gaz plasmagène ayant une fourchette de débit donnée, pour injecter un gaz plasmagène à l'intérieur des électrodes entre ces dernières;
- des conduites d'eau connectables à un circuit de circulation d'eau externe pour amener un courant d'eau de refroidissement à l'intérieur du manchon creux sur toute la longueur de celui-ci jusqu'à son extrémité avant de façon à refroidir extérieurement les électrodes avant et arrière ainsi que la bague d'espacement tout en refroidissant aussi l'intérieur de la surface externe du manchon creux;

ladite torche à plasma étant caractérisée en ce que:
- elle comprend un recouvrement de protection constitué par une couche de céramique déposée par pulvérisation par plasma sur la surface externe du manchon creux;
- l'électrode avant de la torche a une extrémité avant pourvue d'une portion arrière cylindrique dimensionnée de façon à s'ajuster dans l'extrémité avant du manchon creux, et une portion avant également cylindrique s'étendant en travers de ladite extrémité avant du manchon creux, cette portion avant cylindrique formant la pointe de la torche et étant dimensionnée de façon à s'étendre radiale ent légèrement à l'extérieur de la surface externe du manchon creux tout autour de ce dernier de façon à ce que le gaz plasmagène quittant le trou de coulée soit légèrement dévié et ne vienne donc pas en contact avec l'extrémité avant du manchon creux;
le trou central de l'électrode avant est dimensionné et façonné de façon à générer un jet de gaz plasmagène de contour bien défini et de grande vélocité axiale à l'intérieur de la fourchette de débit donnée, et ainsi à s'assurer que le point d'attache de l'arc à l'électrode avant soit près de la pointe de la torche ou sur cette pointe; que, de là, le dépôt de matière fondue soit évité sur cette pointe; et que, simultanément, l'énergie du jet soit suffisante pour désagréger et fondre le bouchon et tout en évacuant simultanément les matières fondues d'une façon très rapide et efficace;
- un seul joint torique est utilisé à l'extrémité avant de la torche pour sceller hydrauliquement celle-ci, ce joint torique s'étendant autour de la portion arrière de l'extrémité avant de l'électrode avant; et
- des canalisations d'eau ouvrant dans lesdites conduites d'eau et faisant partie intégrante de celles-ci sont prévues à l'intérieur du manchon creux et dans la portion arrière de l'extrémité avant de l'électrode avant, ces canalisations s'étendant tout autour du joint torique à l'intérieur et à l'extérieur de celui-ci pour refroidir suffisamment ce joint de façon à éviter qu'il ne surchauffe.

2. La torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portion avant de l'électrode avant définissant la pointe de la torche a une surface frontale dont la forme est légèrement conique.

3. Méthode pour ouvrir un trou de coulée fermé par un bouchon dans une paroi d'un four, par fusion et désagrégation du bouchon au moyen d'un jet de gaz tourbillonnant sortant à haute vitesse et haute température d'une torche à plasma, caractérisée en ce qu'on utilise, comme torche à plasma, une torche à plasma selon la revendication 1 ou 2.

4. La méthode selon la revendication 3, appliquée à l'ouverture d'un trou de coulée présentant un axe longitudinal, caractérisée en ce que l'on aligne la torche à plasma sur l'axe longitudinal du trou et on enfonce cette torche dans le trou coaxialement à celui-ci au fur et à mesure que le bouchon se désagrège et fond.

5. La méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enfoncement de la torche dans le trou s'effectue lentement et par étapes, la torche étant reculée et retirée du trou à la fin de chaque étape pour permettre l'évacuation des matières en fusion accumulées dans le trou et ainsi éviter une surchauffe trop importante en dedans du trou.

6. La méthode selon la revendication 5, caractérisée en ce que la torche est montée sur une unité capable de la déplacer linéairement et fonctionnant de façon hydraulique, cette unité étant positionnée près du four et ajustée pour permettre le déplacement de la torche en avant et en arrière coaxialement à .l'axe longitudinal du trou de coulée.

7. La méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'unité de déplacement linéaire est opérée sous le contrôle d'un ordinateur.

8. La méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'unité de déplacement linéaire est opérée sous le contrôle d'un dispositif d'automatisation programmable.

9. La méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que la différence de température entre l'eau de refroidissement entrant dans la torche à plasma et l'eau sortant de cette torche est mesurée et cette mesure est utilisée pour contrôler l'opération de l'unité de déplacement.

10. La méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que le gaz qui s'échappe du trou de coulée est sujet à une analyse constante au fur et à mesure que le bouchon se désagrège et fond, de façon à détecter l'éventuelle présence de vapeur d'eau et ainsi immédiatement détecter une fuite dans les conduites d'eau à l'intérieur de la torche.

11. La méthode selon la revendication 4, appliquée à un four à métal, caractérisée en ce que:

- le bouchon est électriquement conducteur à haute température;
- la torche à plasma est reliée à la source externe de courant électrique de façon à pouvoir fonctionner aussi bien en mode arc transféré qu'en mode arc non transféré;
- cette source externe de courant électrique est une source de courant continu; et
- la torche à plasma a un circuit électrique qui est relié à la source du courant continu et comprend un premier sous-circuit pour opérer la torche en mode arc non transféré, et un second sous-circuit incluant une électrode en contact avec le métal dans le four pour opérer la torche en mode arc transféré, le premier sous-circuit étant pourvu d'une résistance variable refroidie pour faciliter le transfert de l'arc à même le bouchon à chaque fois que ceci est désiré.

12. La méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que le courant transféré est mesuré lorsque la torche à plasma est opérée en mode arc transféré, et la mesure de ce courant transféré qui dépend de la position de la torche par rapport au bouchon, est utilisée pour contrôler le mouvement de la torche et déterminer le moment où le trou de coulée est totalement ouvert.

13. La méthode selon la revendication 3, appliquée à un four à métal, caractérisée en ce que:
- le bouchon est électriquement conducteur à haute température;
- la torche à plasma est une torche de forte puissance placée face au trou de coulée, la torche une fois placée demeurant fixe durant toute la mise en oeuvre de la méthode;
- cette torche à plasma est reliée à la source externe de courant électrique de façon à fonctionner aussi bien en mode arc transféré qu'en mode arc non transféré; et
- cette torche à plasma a un circuit électrique incluant un premier sous-circuit relié à la source externe de courant qui produit un courant continu pour opérer la torche à plasma dans le mode arc non transféré, et un second sous-circuit incluant une électrode en contact avec le métal dans le four pour opérer la torche en mode arc transféré, le premier sous-circuit comprenant une résistance variable refroidie pour faciliter le transfert de l'arc à même le bouchon, le second sous-circuit incluant des moyens pour détecter tout courant transféré et opérer un interrupteur qui automatiquement déconnecte la résistance variable dès qu'un courant transféré est détecté pour ainsi amener la torche à travailler dans le mode arc transféré exclusivement, étant entendu que l'arc transféré augmente en longueur au fur et à mesure que le bouchon se désagrège et fond.

14. La méthode selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'un gaz de support est ajouté au gaz plasmagène lorsque la torche opère dans le mode arc transféré de façon à réduire la tension d'arc au fur et à mesure que la longueur de l'arc augmente.

15. La méthode selon la revendication 3, appliquée à un four à métal, caractérisée en ce que:
- le bouchon est électriquement conducteur à haute température;
- la torche à plasma inclut des moyens pour produire un arc superposé entre la pointe de la torche et le bouchon; et
- la torche à plasma a un circuit électrique incluant un premier sous-circuit relié à la source externe de courant qui est une source de courant continu pour opérer la torche à plasma dans le mode arc non transféré, et un second sous-circuit incluant une électrode en contact avec le métal dans le four et une source auxiliaire de courant électrique qui peut être connectée pour générer ledit arc superposé à chaque fois que cela est désiré.

16. La méthode selon la revendication 15, caractérisée en ce que le courant produit par la source auxiliaire dépend de la position de la torche et est utilisé pour contrôler l'opération de celle-ci.

17. La méthode selon la revendication 15, caractérisée en ce que:
- la torche à plasma est une torche à haute puissance placée en face du trou de coulée, la torche une fois placée demeurant fixe durant toute la mise en oeuvre de ladite méthode;
- l'arc superposé est utilisé et allongé au fur et à mesure que le bouchon se désagrège et fond;
- cet allongement de l'arc superposé est obtenu par augmentation de la tension dans le second sous-circuit; et - cette augmentation de tension est utilisée pour contrôler la mise en oeuvre de la méthode.