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FUSION DE LA POUDRE DE ZINC. " '
Cette invention concerne la fusion' de métaux finement divisés'tels que poudres métalliques, tournures, copeaux et corps analogues, et plus spécialement la fusion de poudre de zinc ou poudre bleue. L'objet de l'invention est-d'offrir un procédé et un appareil perfectionnés pour fondre, de la poudre de zinc et d'autres métaux finement divisés.
La fusion de poudre de zinc et d'autres métaux finement divisés présente des difficultés spéciales en raison de la grande étendue des surfaces qui est caractéristique des particules métalliques.finement divisées et de la prés.ence fréquente et en vérité habituelle de pellicules d'oxyde, sur les surfaces des particules. En outré, des particules de métal finement divisé tendent à s'agglomérer et parfois à se concrétionner au cours de la fusion, et une dispersion ou
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séparation efficiente de ces particules agglomérées ou concrétkonnées nécessite un soin et une attention. spéciale pour réaliser une fusion satisfaisante et complète.
En outre, les surfaces ces particules de métal finement divisées, spécialsnent quand elles sont garnies d'un revêtement pelliculsire d'oxyde, sont difficilement mouillées par le métal fondu, et la fusion et la réunion des particules sont e ce fait retardées et parfois même empêchées,
Ia présente invention offre un procédefficient et rapide pour fondre de la poudre de zinc et d'autres poudres métalliques. Conformément à l'invention, la fusion s'exécute dans une chambre chauffée contenant à sa partie infàrieure un bain ou nasse ce métal fondu,
et on fait tomber dans le¯ cha@bre sous forme de aluie des particules de métal fondu provenant du bain, et les particules demétal devant êure fondu se mêlent et viennent en contact avec lesparticules de métal fondu et sont par ce moyen fondues ou captées au cours de leur chute dans la chambre.
La pluie de métal fondu est produite de préférence en projetant dans la chambre des nappes ou pluies de métal fondu dirigées vers le haut, se succédant rapidement, qui se dispersent en s'écrasant contre les parois latérales et supérieure de la chambre et qui produisent par ce moyen une pluie ou averse de particules de métal fondu à travers laquelle le métal finement divisé devant être fondu passe en entrant dans la chambre par son point d'admission. De telles particules de métal solide qui tombent sur le métal fondu sont mélangées à celui-ci en agitant le métal fondu, de préférence par le même système qui produit la pluie de métal fondu.
L'appareil de l'inven- tion, dans sa forme préférée et complète, comprend une chambre de four fermée divisée en une zone de chauffage et une zone de fusion par une cloison suspendue. La chambre est destinée à contenir une masse de métal fondu dans laquelle plonge la cloison tout en permettant'le libre passage de métal fondu entre les zones en dessous du bord inférieur de la cloison.
Un rotor, se trouvant dans la zone de fusion, et comportant des autels à sa surface périphérique plonge dans le métal fondu, et les augets enlèvent successivement et rapidement de petites quantités de métal fondu et projettent dans la zone de fusion, en une pluie sensiblement continuelle et dirigée vers le haut, le métal ainsi en-traîné.., Du métal finement divisé est introduit dans la zone De fusion au sommet de celle-ci et'tombe à travers la
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pluie. de particules de métal fondu., et est. agité dans le métal fondu'par l'action du rotor.
La chaleur nécessaire à la fusion est fournie à la zone do chauffage, et le volume de métal fondu contenu dans la chambre est maintenu sensi- blement constant par un enlèvement convenable du métal fondu hors de la zone de chauffage,
Les caractéristiques précédentes ainsi que d'autres caractéristiques perfectionnées de l'invention seront bien comprises à l'aide de la description suivante en référence aux dessins annexés dans lesquels :
Fig. 1 est une élévation en coupe longitudinale d'un appareil à fondre réalisant l'invention dans sa forme complète et préférée,
Fig. 2 est une vue de l'appareil vue par dessus, et
Fig. 3 est une élévation en coupe transversale sui- vant la ligne 3-3 de 'la fig, 1. '
L'appareil représenté dans les dessins comprend une structure de four réfractaire de forme générale allongée, contenant une chambre divisée par une cloison suspendue ou chicane 5 en une zone de chauffage ou compartiment A et une zone de fusion ou compartiment B. La chambre comporte un fond ou sole 6 supportant un bain ou masse de métal fondu dans lequel plonge la cloison tout en.permettant un libre passage du métal fondu en,dessous du bord inférieur de la cloison..
Le compartiment A est muni d'un brûleur à huile ou à gaz7 . grâce auquel ce compartiment est chauffé par un chauffage à ' réverbération. Les produits de combustion s'échappent par une cheminée 8, située dans la paroi supérieure du comparti- ment A, et munie d'un registre approprié .2 pour régler le tirage. Le compartiment de chauffage A communique en dessous du bord inférieur de sa paroi terminale 10 avec .un regard d'évacuation 11 comprenant un bec de déversement 12 détermi- nant le niveau (a) de la masse de métal fondu contenue dans la chambre du four. La partie inférieurede la paroi termi- nale 10 plonge dans le métal fondu entre le compartiment de chauffage et le regard d'évacuation'et isole hermétiquement le compartiment de l'atmosphère en 'cet endroit.
Une poche 13 servant à recueillir lé métal fondu reçoit ,le métal fonda. d. éversé par le bec 12 et l'emmène à l'installation de coulée ou à une installation analogie...
Une trémie d'alimentatiob 14 comprenant un dispositif d'alimentation hermétique aux ,gaz 15 est montée sur la.paroi supérieure du compartiment de fusion B pour permettre 1'in- troduction de métal finement divisé (par exemple de 1a poudre
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de @inc) dans le compartiment. Un rotor 16 de forme générale cylindrique est monté transversalement à l'intérieur du com- partiment de fusion B de manière qu'il trempe dans bain partiment fusion de manière qu'il trempe dans le bain de métal fondu.
Le rotor est placé sur un côté de l'extrémité de sortie de la trémie d'alimentation d'où s'échappe la pou- ore, et -tourne dans un sens tel que le côté du rotor qui est touurné vers l'extrémité de la trémie (l'où s'échappe la poudre se déplace vers le bas de façon à agiter le métal finement divisé dans le métal fondu. Comme cela est repré- senté à la fig. 1, le sens de rotation du rotor est le sens deztrosyre, comme cela est indiqué par la flèche.
Le rotor 16 est porté par un arbre creux métallique ou alésé axialement 17, monté horizontalement dans des paliers 18 situés à l'extérieur de la structure du four. Le rotor peut être construit en graphite, en carbure de silicium ou en un autre matériau réfractaire approprié, et est séparé d' un contact direct avec l'arbre 17 par un manchon 19 de ciment isolant.
L'arbre 17 comporte un certain nombre de ner- Taures périphériques 20 espacées sur la circonférence et in- crustées dans le manchon de ciment, et l'alésage du rotor comporte un certain nombre de rainures espacées 21 remplies par le ciment du manchon de façon que l'arbre, le manchon et le rotorsoient efficacement calés l'un sur l'autre. L'arbre 17 est refroidi par l'écoulement d'un moyen réfrigérant tel que l'eau à travers son alésage axial, le moyen réfrigérait étant amené à l'alésage à une extrémité de l'arbre par un tuyau 22 et évacué de l'autre extrémité par un tuyau 23.
La sur-face périphérique du rotor 16 comporte un certain nombre d'augets ou godets 24 espacés sur la circonfé- rence. L'arbre 17 est situé à un niveau sensiblement supé- rieur à celui du métal fondu destiné à être maintenu dans la chambre du four et le rotor 16 a un diamètre extérieur tel que son auget le plus bas se trouve en dessous du niveau (a) du métal ;'or.du. Le rotor est entraîné au moyen d'une poulie 25 fixée sur 1'arbre 17 et reliée opérativement à une source d'énergie appropriée telle qu'un moteur électrique (non représenté).
Le compartiment B est muni de scellements effi- cients pour empêcher que le'métal fondu ne passe et ne se solidifie dans.-les ouvertures des parois latérales à travers lesquelles s'étend l'arbre 17. Ainsi, le rotor 16 comporte un machon 26 s'étendant latéralement à chacune de ses extré-
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mités, entourant le manchon de ciment 19 à l'endroit où ce dernier s'étend à travers la paroi du compartiment. Les manchons tournants 26 s'étendent à travers les manchons fixes 27,.
Chaque manchon fixe 27 comporte une partie'resserrée 28, prés de son extrémité extérieure, de façon à ne présenter qu'un faible'jeu. par rapport aux manchons tournants 26, et est espacé à tout autre endroit du manchon tournant de façon à réaliser un espace annulaire intérieur allongé 29. Les extrémités extérieures des manchons concentriques 19 26 et 27 sont enfermées dans une fermeture hermétique aux gaz comprenant une calotte ou carter s'ajustant étroitement 31 possédant une boîte à bourrage 32 à travers laquelle s'étend l'arbre 17.
Un gaz approprié non oxydant, tel que par exemple ' 1'oxyde de carbone, est envoyé dans les calottes 31 par les tuyaux d'amenée 33 de façon à maintenir une pression de gaz suffisamment élevée à l'intérieur des calottes 'pour empêcher l'air de pénétrer entre les manchons fixes. ± et les manchons tournants 26. Un évent 37 est ménagé dans la paroi supérieure du compartiment B pour laisser échapper, le gaz qui, s'il est combustible, est brûlé à l'extrémité d'évacuation de l'évent. La température régnant dans .le.compartiment B n'est pas suffisante pour produire une pression quelconque de vapeur de métal dans ce compartiment.
Les 3macons 26 et 27 sont d'une forme telle que le métal fondu ne s'accumule pas dansl'espace annulaire allongé 29 situé entre les manchons, mais au contraire s'évacue par gravité dans le métal fondu situé à la partie inférieure du compartiment. Ainsi, les extrémités des manchons fixes 27 pénètrent dans des évidements annulaires 34 ménagés dans les extrémités du rotor 16, et les parties inférieures .de ces extrémités sont amincies ou biseautées sur leurs faces internes pour former des becs 35 permettant d'évacuer par gravité tout métal fondu pénétrant dans l'espace 29 situé entre les manchons. Le.s évidements annulaires 34 sont évasés vers l'extérieur pour rendre plus facile l'écoulement du métal fondu hors de ces évidements.
La partie supérieure de l'extrémité de chaque manchon 27 est épaissie ou munie d'un biseau de façon à .offrir un bec incliné vers l'arrière 36 permettant de guider vers la paroi du compartiment tout métal fondu tombant.sur la surface supérieure du manchon ou mouillant cette surface'et de là vers le bas sur le manchon jusqu'à la masse de métal fondu.
Le refroidissement de 1'arbre 17 permet d'employer un arbre métallique, et le manchon 19 en ciment isolant
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empêche un refroidissement appréciable du compartiment de
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fusion t;râce au. milieu réfrigérant s'écoulant à travers l'arbre, et élimine dans le ro?.on. 16 toute contrainte due à la chaleur.
La forme spéciale" du manchon fixe gz empêche que le métal fondu ne se rassemble et ne se solidifie dans le jeu étroit existant entre les manchons 26 et 27, ce qui aurait pour conséquence d'arrêter l'arbre d'entraînement. Les fer-
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netures h8n:lé-;i':
Jues aux Gaz empêchent l'infiltration de l'air par le contact, tournant entre les manchons 26 et 27 et ainsi assurent un libre déplacement relatif de ces couchons,
Dans l'application de l'inve'ntion à fondre de 1a
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poudre de inc dans l'appareil 2ep'rés,ent6 sur les dessins, la poudre de zinc est contiiiL1eller.ie:
i l(iiftoôu,fite dans 'le compartiment C8 fusion B par la 'vrCmle -1-4, Q µ le' , ± 1 sp o si ti ± d'alimentation 15. Le rotor 16 est entraîné à une vitesse relativement élevée', par exemple ce 100 à 150 tours/minute,
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dans le sens c'extrogyre comme cela est représenté à la fig.
1, de façon que les augets 24 SuCCe.9STVCle'? et rapide- ment enlèvent et -projettent des napes ou pluies de zinc fondu, vers le haut dans le compartiment . Les autels 24 ont une section en forme approximative d'écopes avec une partie
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#.:i:<nça:
1#e plate relativement longue et une dépression peu profonde et semi-circulaire située à l'extrémité intérieure ou fond de l'auget. Les augets se terminent à peu.de distance des extrémités périphériques circonférentielles.du rotor, de
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sorte vu! il n'y a que peu ou pa, (Se zinc fondu qui soit projeté latéralement contre les parois latérales du compartiment Les Dé.lppBS ou pluies de zinc fondu, dirigées vers le haut et se succédant rapidement donnent en éclaboussant une pluie ou averse de particules de zinc fendu,
tombant dans le compartiment et se brisent également contre la paroi
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supérieure dd eot=1part.iment avec pour résultat que le com- patiment est sensiblement rempli de pluies comparables à des nappes et de particules de zinc fondu en déplacement qui forment un milieu environnant idéal peur dissoudre ou capter ces particules solides de'poudre de zinc et les amener au bain.de zinc fondu où elles fondent rapidement.
En outre, la position du rotor 16 d'un côté de l'extrémité de la trémie d'alimentation par où s'échappe la poudre, jointe au'fait que le coté du rotor voisin desparticules de poudre de sine en train de tomber se déplace vers le bas mélange la poudre de zinc au zinc fondu.. Il résulte de cette agitation .efficiente de là poudre de zinc dans le zinc fondu et'de l'agitation du métal fondu par le rotor que la poudre de zinc
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est .rapidement et complètement fondue,
La chaleur nécessitée pour la fusion est fournie par le chauffage à réverbération du compartiment A par le brû- leur de combustible 7.
Cette chaleur est aisément trans- mise à la chambre defusion par la cloison ou séparation et par la masse commune de zinc fondu se trouvant dans les compartiments A et B. Le métal fondu est continuellement retiré du regard d'évacuation 11, se déversant par le bec 12, à une vitesse sensiblement équivalente à la.vitesse'avec laquelle on introduit de la poudre -de zinc dans le compar- timent de fusion B, maintenant ainsi un volume uniforme de zinc fondu dans les compartiments A et B.
L'invention offre un procédé et'un appareil haute- ment efficients pour transformer la poudre de zinc en zinc. fondu. Si elle n'est pas trop fortement oxydée, la poudre de zinc peut être complètement fondue en métal fondu sans uti- liser un fondant. Si elle est très oxydée, il peut être dé- sirable d'employer un salmiac ou un fondant équivalent. En plus de la poudre de zinc, l'invention peut être appliquée à la fusion d'autres poudres métalliques, tournures, copeaux, etc,..