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"Appareil et procédé pour réaliser rapidement des opérations métallurgiques." j
Des appareils et des modes d'utilisation de ces appareils sont déjà connus, au moyen desquels, par des versements successifs et alternés d'un métal et d'un lai- tier d'une capacité dans une autre, et réciproquement, on réalise, grâce à l'énergie cinétique communiquée au métal par ces versements, un intermélange intime du lai- tier et du métal, intermélange qui permet d'obtenir des réactions rapides entre le métal et le laitier. Le métal et le laitier sont soumis à des intermélanges qui sont produits par intermittences. D'autre part, étant donné
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la forme de ces appareils, leur garnissage est soumis à des effets d'érosion relativement importants.
La Société demanderesse a découvert qu'il était possible d'obtenir des tréactions rapides du métal sur le laitier en faisant ébouler continuellement, mais avec des vitesses alternativement croissantes et décroissantes, une masse de métal et de laitier, dans une capacité de forme approximativement ovale ou elliptique animée d'un mouvement continu de rotation autour du petit axe de l'ovale ou de l'ellipse.
Les variations de la vitesse de soulèvement et d'éboulement de la masse en mouvement dans l'appareil, ùues aux distances variables de la masse liquide par rapport à l'axe de rotation de l'appareil, donnent lieu à des inter- pénétrations importantes du métal et du laitier si la vi- tesse de rotation de l'appareil est choisie entre deux lé- mites, l'une, la limite inférieure, pour laquelle le né'cal et le laitier s'écoulent simplement en deux couches qu:
'. glissent l'une contre l'autre sans s'interpénétrer, l'autre, la limite supérieure, pour laquelle le métal reste placué par la force centrifuge contre la paroi de l'appareil, tandis que le laitier s'établit sous forme d'une couche intérieure appliquée sur le métal avec lequel elle ne se mélange peso Entre ces deux limites extrêmes, qui dépendent de la nature du métal, de sa densité, de sa viscosité, ainsi que des propriétés analogues du laitier, l'interpénétration du métal et du laitier se produit avec une intensité qui va en croissant lorsque l'on s'écarte des limites susvisées, pour atteindre, dans chaque cas particulier de métal et de laitier, un maximum pour une vitesse de rotation de l'appareil qui est la vitesse optima,
c'est-à-dire celle
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pour laquelle la réaction recherchée entre le métal et le laitier se fait dans le temps le plus court. Cette vitesse ,,,est déterminée dans chaque cas par des expériences.
Grâce à la' formé de l'appareil il se produit une interpénétration presque continue du métal et du laiticr, ce qui diminue la durée de l'opération; d'autre part les détériorations du garnissage de la capacité sont réduites au minimum.
On peut donner aux parois de la capacité une forme non pas exactement ovale ou elliptique, mais plutôt bitra- pézoïdale avec des raccordements arrondis. Les variations relativement brusques de courbure résultant de cette forme accentuent les remous favorables à la rapidité de l'opéra- tion.
En plus du procédé d'intermélange qui vient d'être décrit, la présente invention vise l'appareil défini ci- dessus et plus particulièrement encore un appareil de ce genre dans lequel la capacité est montée à la cardan sur un arbre horizontal de rotation, par l'intermédiaire d'une fourche solidaire dudit arbre et sur les bras de laquelle la capacité est montée au moyen de tourillons dont l'axe est perpendiculaire à l'arbre de rotation portant la fourche.
Le grand axe de la capacité est perpendiculaire à l'axe des tourillons. La capacité peut ainsi subir deux mouvements de rotation, l'un autour de l'arbre principal de rotation de l'appareil, l'autre autour de l'axe des tourillons.
L'appareil comporte une ouverture pour le chargement des matières que l'on veut faire réagir l'une sur l'autre; cette ouverture, qui peut servir aussi de bec de coulée pour le laitier ou même pour le métal, est ménagée par
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exemple dans la paroi latérale de la capacité, à équidis- tance des tourillons sensiblement à mi-hauteur de la eapacité. Un trou de coulée peut être disposé en face du trou de chargement surénoncé.
Il est ainsi possible de placer la capacité dans toutes les positions possibles, en particulier dans les positions correspondant au chargement et à la coulée.
On peut prévoir égaloment une fermeture hermétique de la capacité, par exemple à l'aide de panneaux étanches appliqués sur les ouvertures, fermeture qui permet d'opérer dans le vide ou sous pression ou encore dans une atmosphère de composition réglée.
Le dessin ci-joint représente à titre d'exemple une forme de construction d'un appareil conforme à l'inven- tion.
Dans ce dessin :
Fig. 1 est une vue en élévation de l'appareil;
Fig. 2 en ost une vue en plan ;
Fig. 3 est une vue de face de la capacité (en coupe par A - A de fig. 1) avec sa fourche de support.
Fig. 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de la capacité placée en position de coulée du métal;
Fig. 5 est une vue analogue à plus grande échelle de la capacité en position de décrassage du laitier.
Tel qu'il est représenté au dessin, sous cette forme de construction, l'appareil comporte une capacité 1 montée par des tourillons 2-2 sur une fourche 3 solidaire d'un axe 4, mue, par l'intermédiaire d'un train d'engre- nages, 5,6 par un moteur 7.
La capacité est formée d'une enveloppe métallique
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8 sur un garnissage intérieur réfractaire 9. Un Orifice est ménagé en 10 pour le chargement et pour ;L'évacuation du laitier. En 11 (voir fig. 4) est disposé un trou de coulée pour le métal. Le détail de ce trou de coulée n'est pas représenté à la fig. 5.
L'intérieur de la capacité 1 a la forme d'un double tronc de pyramide trapézoïdale avec raccordomonts arrondis en 1 a, 1 b, 1 ce 1 d, les parois du tronc de pyramide étant les unes sensiblement planes, les autres courbes ainsi qu'on le voit aux fig. 3,4 et 5.
Pour réaliser des réactions rapides, par exemple entre un métal fondu et un laitior fondu, on commence par introduire le métal et le laitier fondus dans la capacité 1, celle-ci ayant été placée dans une position verticale ( grand axe de la section ovale vertical et plan des fourches 3 horizontal). La quantité du métal et du laitier fondus introduite dans la capacité devra être telle que le niveau du bain doit être nettement en dessous de l'orifice de coulée ou de chargement.
Une fois le chargement effectué, on commence à faire tourner la capacité 1 autour de l'axe principal de rotation 4 du système. On constate alors que, lorsque la vitesse de rotation a atteint une valeur suffisante, il se produit entre le métal et le laitier fondus une excellente agitation, avec, de façon quasi-continue, une interpénétra- tion des particules do métal et de laitier. Pour une vitesse plus lente, il y aurait simplement glissement de la couche de laitier sur celle du métal, les produits restant classés par densités. Pour une vitesse plus grande au contraire, les couches se plaqueraient contre les parois et resteraient séparées du fait de la force centrifuge.
Il importe donc,
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que la vitesse de rotation reste, au cours du traitement., comprise entre deux limites, afin d'amener la pénétration. intime réciproque des deux liquides et permettre ainsi l'évolution très rapide de la réaction cherchée. Cette vitesse de rotation dépend, entre autres des dimensions de l'appareil. Elle dépend également des densités relatives des deux phases en présence. On la détermine facilement dans chaque cas particulier par un essai préalable.
A titre d'exemple, pour un appareil comportant une capacité 1 dont la section intérieure a les dimensions suivantes : grand axe : 2 m. 40, petit axe : 1 m. 60, et qui est destiné à provoquer un intermélange intime entre un métal fondu ot un laitier également fondu de bons résul- tas sont obtenus avec une vitesse de rotation de treize tours environ par minute.
Les avantages du type d'appareil décrit sont les suivants :
1 - L'intermélange entre les matières réagissantes se produit d'une manière pratiquemont continue, sans inter- ruption, ce qui permet d'effectuer la réaction en un temps très court.
2 - Cet intermélange est réalisé par un mouvement de rotation continu, facile et peu coûteux à réaliser.
3 - La forme intérieure de la capacité est simple, ne comportant aucune partie saillante, ce qui facilite dans une large mesure la confection et la tenue du revêtement réfractairo - Les réparations peuvent so faire sans diffi- culté et à peu de frais.
4 - La coulée du métal ou du laitier peut s'effectuer avec beaucoup de commodité. La figure 5 montre la position
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à donner à la capacité pour couler le métal. La fig. 5 montre la position à donner pour'enlever le laitier en laissant le métal dans l'appareil. Ces positions peuvent être données par rotation dans un sons ou dans l'autre de la capacité 1 autour des tourillons 2, au moyen d'un volant 12 après avoir enlevé la goupille 13, l'axe de rotation principal 4 du système étant alors placé dans une position telle que les bras de la fourche 3 se trouvent dans un plan horizontal.
La fig. 5 fait ressortir combien il est particuliè- rementaisé d'éliminer de dessus le bain métallique le lai- tier qui le surnage. Etant donné la profondeur relativement importante et la section relativement faible du volume occupé dans cette position par le bain de métal et le lai- tier, on pourra, par simple versement, éliminer la presque totalité du laitier, sans risquer d'entraîner une proportion importante de métal. Ceci est particulièrement intéressant dans le cas où le volume du métal traité est faible par rapport au volume du laitier.
Si l'on munit l'appareil d'un orifice de coulée spécial pour la coulée du métal, comme représenté dans la fig. 4, on comprend aisément qu'il est possible de couler le métal en donnant à l'appareil la position indiquée sur cette figure.
Dans tout ce qui précède, il a été question de réactions entre métal fondu et laitier fondu, mais l'ap- plication de l'appareil n'est nullement limitée à des ré- actions de ce genre. L'appareil convient aussi bien pour toutes autres réactions, par exemple entre un métal fondu et des corps solides, fusibles ou non, se dissolvant ou non dans le métal -le corps solide devant dans ce dernier cas
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être introduit dans l'appareil de préférence sous forme de morceaux ou de poudre.
On peut aussi, au lieu d'introduire le métal et le laitier à l'état fondu dans l'appareil, introduire le métal à l'état fondu et le laitier, ou des éléments de lai- tier les uns à l'état fondu et les autres à l'état solide, les constituants solides se dissolvant dans le laitier au cours de l'intermélange, soit du fait de la chaleur fournie par le métal, soit du fait de la chaleur produite par les réactions elles-mêmes.
On peut également introduire, entotalité ou en partie, sous forme solide le métal à traiter.
D'une manière générale, on pourra introduire des éléments liquides ou solides en quantités variables en une seule fois ou par portions, pourvu qu'il y ai.t présence, dès le début, ou formation rapide, d'une phase liquide de volume suffisamment grand et apport de chaleur par les élé- "ments introduits et/ou par les réactions elles-mêmes pour que la température reste à une valeur suffisante jusqu'à la fin de l'opération.
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