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Procédé et dispositif pour obtenir des réactions entre des oxy- des métalliques ou des minerais oxydiques et du charbon.
La brevet principal a pour objet un procédé pour obtenir des réactions entre des oxydes métalliques ou des minerais oxy- diques et du charbon à l'état solide pulvérulent. Les matières premières : oxyde métallique ou minerai oxydique, d'une part, et charbon sous forme de noir de fumée, graphite, coke ou au- tre analogue, d'autre part, sont par conséquent rassemblés en un mélange intime et ensuite traités par passage direct du courant électrique entre des éléments qui exercent une pression et amènent en même temps le courant au mélange. L'utilisation de dispositifs constitués par des cylindres exerçant cette pression, et qui sont mis sous tension électrique, s'est avé- rée particulièrement avantageuse avec ce procédé. La réaction et la température nécessaire à cette réaction se produisent alors dans l'intervalle ménagé entre les deux cylindres.
Au
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lieu de deux cylindres, on peut aussi utiliser un dispositif tel qu'un broyeur ] meules, le courant -étant connecté d'une part dans le plateau du broyeur à meules-et d'autre part aux cylindres du broyeur à meules. La réaction se produit alors entre le plateau et les cylindres.
Dans le procédé suivant le brevet principal, la tempéra-" ture n'est élevée dans l'intervalle des cylindres que dans la mesure où les réactions désirées se produisent, c'est à dire que par exemple un oxyde métallique est réduit ou bien que, lorsque ceci est désiré, une carburation se produit encore en dehors de la réduction. Le produit résultant de ce procédé est obtenu sous forme de poudre qui est utilisée soit sans au- tre traitement, soit après une réduction par broyage, en vue de la production de corps conformés frittés de natures très di- verses. (;test ainsi par exemple que les carbures produits peuvent être utilisés pour la fabrication de métaux durs frit- tés et que d'autres métaux obtenus sont utilisables par exem- ple pour la fabrication de contacts électriques ou de pièces analogues.
Selon un nouveau developpement de ce procédé, on propose, conformément à l'invention, de produire une élévation de la température dans l'intervalle existant entre les cylindres au delà de la température de réaction et jusqu'à la température de frittage. On roussit ae cette manière à produire des corps conformés frittes suivant un procédé continu. Les corps con- formés peuvent alors quitter l'intervalle des cylindres par exemple sous forme de plaques, barres, rails ou autres pièces analogues.
Il est par conséquent possible d'obtenir directe- ment de cette manière, en quantités appropriées, et en partant d'oxydes métalliques et de, carbone, des corps métalliques con- formés et, autant que l'on part de mélanges d'oxydes métalli- ques ou de sels métalliques différents,'il est possible aussi
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de produire des corps conformés en les alliages métalliques correspondants.
Il est encore possible de fabriquer de cette manière les alliages de métaux qui contiennent encore las car- bures des éléments les plus divers et cela à côté des consti- tuants métalliques. mais le procède de fabrication continue de corps frittes conformes à la présente addition n'est pas limité à la produc- tion d'une réaction préalable en toutes circonstances; bien au contraire, il est également possible) de traiter selon ce procé- dé des poudres obtenues d'une autre manière provenant de mé- taux purs ou également des mélanges de poudres de métaux purs et de parvenir ainsi- an procédé continu, à des corps frittés correspondants.
On peut aussi traiter seules ou en mélange entre elles aes poudres da carbures métalliques, nitrures, bo- rures ou siliciures. Bien entendu, il est aussi possible d'ef- fectuer des mélanges de cas métaux combinés à des @étalloîdes avec des métaux purs, de sorte qu'il se forme des corps confor- més contenant également des carbures métalliques etc.. à côté des métaux, cornue cela est par exemple le cas dans les corps appelés métaux durs utilisés pour la fabrication a'outils à détalonner et autres outils capables d'enlever des copeaux, d'organes résistants à l'usure et de pièces similaires.
Il est en outre possible, selon ces perfectionnements, d'effectuer d'une certaine manière une combinaison des deux procédés sus-mentionnés lorsqu'il s'agit de traiter des mine- rais oxydiques. On peut procéder de façon telle que le mine- rai pulvérulent et des quantités de carbone suffisantes pour la réduction soient mélangés et qua le mélange soit réduit en métal au premier passage à travers l'intervalle des cylindres en chauffant à la température de réaction. Le produit pulvé- rulent obtenu contient alors; à coté du métal réduit, encore de la gangue qui provient du minerai, ainsi que du charbon en
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excès. La gangue et le charbon sont séparés du. mélange; à cette fin, on peut se servir des procèdes connus de la flota- tion ou de la séparation magnétique.
Le métal séparé de la gangue de cette manière est aggloméré par frittage en continu pour former des corps conformés au cours d'un autre passage à travers l'intervalle des cylindres. La procédé offre d'une manière particulièrement avantageuse la possibilité de produi- re des alliages désirés pour les corps conformés, du fait qu'il est additionné au métal réduit et séparé de la gangue des éléments d'alliages résultant également d'un procédé dans lequel des oxydes métalliques ou des minerais ont été réduits par passage direct de courant électrique. Lais, on peut aus- si ajouter des métaux, mélanges de métaux ou même aussi des alliages fabriqués suivant d'autres'procédés.
Les corps conformés obtenus et se présentant sous la for- me de barres ou brins sans fin entrent aussi dans le domaine du procédé décrit. Mais on réalise aussi avec simplicité leur subdivision du fait que l'on peut couper le courant con- necté aux cylindres pendant un bref instant tout en continuant à faire tourner les cylindres, ce qui détermine le sectionne- ment en pièces de longueurs désirées; en effet, par une mise hors d'aotion du courant électrique, un frittage est empêché sur une courte section de la matière qui passe.
Cette possi- bilité présente de l'importance dans le cas de la production de corps conformés avec des alliages particulièrement durs et résistants à l'usure, parce qu'on peut épargner de cette fa- çon le travail mécanique de tronçonnement ou de séparation qui est le plus souvent difficile. Dans la production de corps conformés en alliages capables d'être usinés sans diffi- culté à l'aide d'outils enlevant des copeaux, on peut naturel- lement effectuer également une subdivision mécanique de la barre continue.
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Pour assurer la production de corps conformés présentant une nature uniforme en tous sans, il est souvent nécessaire'de maintenir la température à une valeur différentielle sur l'é- tendue de la longueur de l'intervalle des cylindres. J'est ainsi par exemple que dans la production d'un corps profilé, le passage de courant électrique doit être plus faible aux en- droits de faible section qu'-aux autres endroits lorsqu'il y a lieu d'empêcher une fusion indésirable. Ce contrôle de la tem- pérature peut être obtenu en faisant passer des banaes de pa- pier en continu avec la matière à travers l'intervalle des cy- lindres sur les diverses sections de la longueur de cet inter- valle.
Les bandas de papier empêchent le passage du courant électrique dans une large mesure et, étant donné qu'elles se carbonisent'au cours du traitement, elles n'en gênent pas le développement. pour la mise en oeuvre du procédé, on utilise de préféren- ce des cylindres affectant la forme de broyeurs ou concasseurs à cylindres, tels qu'on les a décrits au brevet principal.
Les cylindres, qui sont rationnellement refroidis au moyen de tubes d'aeier continus, sont en charbon ou en graphite, Selon un développement du dispositif conforme au brevet principal et suivant- une adaptation de ce dispositif au procédé conforme à la présente addition, les cylindres comportent des profils appropriés, de sorte que l'on peut produire non seulement des plaques, mais par exemple également des fers corniers.-des fers en T, des barres présentant des profils aifférents et des rails des natures les plus diverses.
Le fait que les cylin- dres sont en charbon ou en graphite ne limita en aucune maniè- re l'application du procédé à des corps conformés de faibles dimensions; on peut au contraire également fabriquer selon ce procédé précisément des corps de grandes dimensions, comme @ par 'exemple des rails de cnemins de fer pour voie normale ou des produits similaires.
Il suffit de prendre soin, par des
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mesures appropriées, que le courant électrique passant dans l'intervalle de-- cylindres ne rencontre pas de places où la matière qui passe se présente sous forme ae couches particuliè- rement faibles, parce que ces couches minces ont facilement tendance à absorber la chaleur et par suite a fondre. Lorsqu' on ne peut pas éviter ùe minces couches, il faut réduire le pas- sage du courant électrique en ces endroits, par exemple par insertion de couches de papier, comme déjà exposé, 4 la place de cylindres en graphite ou ,en charbon,
on peut aussi utiliser des cylindres en acier, en fonte, en métal ou en alliages mé- talliques, Etant donné que les cylindres sont refroidis par l'eau, on peut même utiliser des cylindres en cuivre, ce qui comporte certains avantages dans diverses circonstances. Ces cylindres, qui sont en d'autres matière que le graphite ou le charbon doivent recevoir un enouit empêchant la matière qui passe de coller sur leurs surfaces. A cet effet, on utilise par exeruple des lubrifiants graphités ou de la résine artifi- cielle.
An particulier dans la fabrication de plaques, il est rationnel de limiter l'intervalle des cylinares sur les côtés, afin que d'una part la matière pulvérulente introduite dans le moule ne tombe pas sur les côtés hors de l'intervalle des cy- lindres et que l'on obtienne d'autre part des corps profilés présentant des bords nets. On dispose à cet effet aux extré- mités des cylindres des plaques en matière non conductrice d'é- lectricité, de préférence réfractaire.
Selon un autre mode de réalisation du profilée des cy- lindres, ces derniers peuvent aussi être composés d'anneaux sépares. Les anneaux sont alors enfilés, isolés les uns aux autres, sur un arbre de support. Les divers anneaux peuvent présenter des diamètres différents, ce qui imprime des profils déterminés à la matière qui passe. Les anneaux peuvent en ou- tre être connectés à une tension de valeur différente et ils
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peuvent aussi être en matières de diverses natures, afin de tenir compte de conditions de chauffage particulières régnant dans la matière qui passe.
Les corps profilés produits peuvent être soumis à tout traitement ou usinage' subséquent approprié à leur nature et à leur composition. Ils peuvent être laminés, martelés, forgés, avec ou sans onauffage intermédiaire, ou subir une nouvelle conformation à chaud ou à froid suivant d'autres procédés.
Ce traitement ou usinage subséquent peut aussi être établi d'une manière continue en montant dans le dispositif, derriè- re la paire de cylindres de frittage proprement dite, d'autres paires de cylindres, qui le cas échéant ne sont pas sous ten- sion électrique et qui servent à la continuation de la confor- mation à la même température. ces paires de cylindres sup- plémentaires peuvent être fabriquées en graphite ou en char- bon ou bien on peut utiliser également des cylindres en acier ou en fonte, comme cela est usuel en soi pour la conformation à froid ou à chaud de matières métalliques.
Le dispositif muni d'une paire de cylindres est représen- té placé verticalement dans le brevet principal. L'utilisa- tion d'un dispositif de ce' genre pour le procédé conforme à la présente addition peut causer certains inconvénients par- ce que la matière se fondant en barre ou brin continu doit être évacuée par en bas, Aais il est aussi possible de faire passer la matière dans la sens horizontal à travers un dispo- sitif de ce genre.
On prévoit une trémie de chargement dispo- sée verticalement sur le côté devant l'intervalle des cylin- dres et la matière pulvérulente est refoulée au moyen d'un piston dans l'intervalle des cylindres par un conduit corres- pondant. mais une évacuation latérale de la barre du corps profil- lé est également possible avec la disposition verticale du mé- canisme de chargement, étant 'donné que les cylindres de la
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paire de cylindres de frittage comportent des diamètres diffé- rentiels ou tournent à un nombre de tours différent lorsqu'ils présentent le même diamètre. Cette mesure, qui fait dévier la barre de matière de la direction d'avancement rectiligne peut aussi être appliquée de façon sensée pour les paires de cylin- dres disposées à la suite.
Le procédé conforme à la présente addition peut être ap- pliqué non seulement à la production continue de corps profi- lés étirés, mais aussi la fabrication d'anneaux avec ou sans profilage. On utilise à cette fin, selon, la présente addition, un dispositif de la nature d'un broyeur à meules qui est muni d'un ou plusieurs cylindres profilés. Le diamètre du plateau du broyeur à meules détermine le diamètre de l'anneau à pro- duire, tandis que les cylindres du broyeur à meules comportent un profilage qui détermine le,diamètre intérieur de l'anneau,, Les cylindres du broyeur à meules aussi bien que le bord du plateau du broyeur à meules, peuvent encore comporter des pro- filages particuliers pourprodure des formes d'anneaux d'une nature particulière.
Le dispositif de chargement doit être constitué de façon qu'il interrompe la continuation de l'ame- @ née de la matière lorsque le plateau du broyeur à meules a terminé un tour.
En donnant un profil approprié aux cylindres ainsi qu' aux dispositifs qui travaillent avec des paires de cylindres, et à ceux qui travaillent avec des cylindres et le plateau du broyeur à meules. Il est possible de fabriquer, suivant un procédé continu, des corps profilés ou conformés des natures et compositions les plus diverses. Ce mode de travail pré- sente aussi l'avantage par rapport aux procédés connus que tous les traitements intermédiaires sont supprimés et surtout que le travail dans des fours à passage de fonctionnement con- tinu est évité.
Ceci présente une importance toute particu- lière pour le traitement de matières qui doivent être trai-
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tées dans des fours sous un gaz protecteur, tel que l'hydro- gène par exemple parce qu'à l'expérience, des difficultés con- sidérables s'y révèlent pour les mettre en train et les lais- ser refroidir. L'utilisation de gaz protecteurs dans le pro- cédé et avec les dispositifs conformes à l'invention peut ê- tre envisagée au contraire d'une manière particulièrement sim- ple, parce qu'il suffit de prévoir un enveloppement des cy- lindres, qui serait d'ailleurs nécessaire sans cela, pour évi- ter que la matière.pulvérulente forme un nuage de poussière.
Dans de nombreux cas, l'utilisation d'un gaz protecteur est superflue, parce que,'à la suite des réactions simultanées qui se produisent, des gaz se forment qui assument automatiquement la protection de la matière contre l'oxydation. Le gaz pro- duit est évacué de l'enveloppe au disposifif par des tubulures et il est soit brûlé immédiatement, soit dirigé ailleurs pour servir à d'autres applications.