Brevet FR2007760A1 — publié le 19700109

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour convertir m mélange de morceaux d'un métal réactif en un produit approprié pour être amalgamé et utilisable comme charge tout un four. Le terme "métal réactif" utilisé dans la présente description doit être 5 entendu comme désignant "n métal quelconque qui dans son état fondu s'oxyde immédiatement lorsqu'il est exposé h l'air. Ces exemples d'un tel netal ..sont le tita-nium, le Eirconium, l'hafnium et les alliages qui comprennent comme base l'un de ces métaux. La r>ratiaue classiaue pour produire des lingots de métaux réactifs consiste ù réaliser une charge d'un métal spongieux mélangé avec des fragments 10 ou autres petits morceux et les produits d'allia-sce appropriée, et. de faire fondre cette charge sous la forme d'une électrode dans un four à électrode consommable. Toute charge qui contient une inclusion dense, telle que par exemple un morceau d'outil au carbure ou un gros morceau de molybdène, de tungstène ou de tantale, ne doit pas être incluse rians une charge, même si cette inclusion est-très petite. 15 De telles inclusions ne fondent pas, mais demeurent sous la forme d'inclusions nuisibles dans le lingot et dans les pièces finies fabriquées à partir de ce lingot. De petits morceaux de copeaux, tels que des tournures produites par un tour et les chutes de tôle sont facilement utilisés dans une charge, pourvu qu'ils ne contiennent aucune inclusion nuisible et aient la composition appropriée pour 20 s1 incorporer aux lingots. Les morceaux plus gros tels que les extrémités coupées peuvent être soudés ensemble pour constituer une électrode. Il est difficile de faire un usage quelconque de a) des pièces qui contiennent des inclusions denses ; b) des pièces de dimensions intermédiaires, trop grandes pour être mélangées avec un métal spongieux mais trop petites pour être souciées : c) les fines provenant 25 d'une installation de fabrication de métal spopsdeu?:. De telles matières sont écoulées pour une fraction de leur valeur en tant que métal spongieux. L'invention concerne un procédé pour convertir un mélange de morceaux de métal réactif en un produit utilisable pour constituer une charge, procédé caractérisé en ce que l'on amène les morceaux à un four dont sont retirés les gaz qui 30 réagissent avec le métal, on fait fondre les morceaux dans ledit four, on extrait un courant de métal en fusion dudit four, on disperse ce courant et on solidifie les particules résultantes dispersées sous la forme de boulettes, de lamelles ou d'un mélange des deux. L'invention concerne également un «tmareil pour convertir un mélange cle mor-35 ceaux de '«étal réactif en un produit utilisable pour constituer une charge, cet appareil étant caractérisé en ce au'il comprend une chambre dont on a enlevé les gaz oui réagissent avec le «étal, line sole soutenue dans la partie supérieure de ladite chambre, desmoyens pour amener les morceaux mélangés à ladite sole, des moyens dans ladite chambre pour fondre les morceaux sur ladite sole, cette sole 40 comportant un trop Plein pour l'évacuation d'un courant de métal fondu, un mécanisme de dispersion monté dans ladite chambre au-dessous dudit trop plein afin de 13845 2 2007760 disperser ledit courant en particules qui se solidifient sous la forme de boulettes, de lamelles ou d'un mélange des deux, et un dispositif relié à ladite chambre afin de recueillir le,édites boulettes ou lesdites lamelles. T)'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la descrip-5 tion qui va suivre faite en se référa-t au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : la Fis-. 1 est une vue partiellement schématique en coupe verticale d'un appareil suivant l'invention ; la Fig. 2 est unevue en coure suivant la liffne II-II de la Fis-. 1 montrant 10 un mode de réalisation préféré d'un dispositif de dispersion incorporé à l'appareil représenté à la Fig. 1. L'appareil selon l'invention est logé dans une chambre 10 dont on retire les gaz qui réagissent avec le métal réactif, c'est-à-dire que l'on peut soit faire le vide dans la chambre soit la remplir airecun gaz inerte tel que de l'argon. Une sole 15 12 en métal, refroidie au moyen d'eau, de préférence en cuivre, est montée dans la partie supérieure de la chambre sur des tourillons horizontaux 13 qui s'étendent à travers des paliers 14 prévus dans les parois latérales opposées de la chambre. On a représenté à la Fig. 1 un mécanisme 15 permettant de faire basculer la sole, relié à l'un des tourillons à l'extérieur de la chmbre, et un conduit 16 d'arrivée 20 d'eau enroulé autour de la sole afin deréaliser le refroidissement. Un mélange H de morceaux d'un métal réactif est amené à la sole à partir d'une trémie 17 par l'intermédiaire d'une glissière 18 étanche à l'air qui s'étend à travers la partie supérieure de la chambre. La trémie et la glissière comportent respectivement des dispositifs d'alimentation 19 et 20 par vibrations. La glissière 25 comporte deux obturateurs à air 21 et 22 dont l'un seulement peut être ouvert à la fois. Les dispositifs d'alimentation et les obturateurs sont d'une construction classiaue connue en elle-mêle et par suite ne sont pas représentées en détails. Des tuyaux 23 et 24 sont reliés à la chambre et à la glissière entre les deux obturateurs, ces tuyaux servant à faire le vide dans la chambre ou à intro-30 duire dans celle-ci un gaz inerte. L'appareil comprend des moyens permettant de faire fondre les morceauxde métal oui ont été amenés dans la sole 12. Le dispositif représenté permettant d'assurer la fusion est une électrode 26 non consommable qui s'étend à travers un .joint 27 étanche aux gaz prévu dans la paroi supérieure de la chambre 10 jusqu'au 35 voisinage de la matière contenue dans la sole. L'électrode peut être en une matière quelconque appropriée telle que du carbone, du graphite, de tungstène ou du cuivre, refroidie au moyen d'eau. Des barres ômmibus'28 et 29 sont reliées à l'un des tourillons 13 et à l'électrode 26 respectivement afin d'appliquer un courant électrique et de produire un arc qui provoque la fusion des morceaux sur 40 la sole suivant un principe connu. Le métal fondu se solidifie sur la paroi de la sole et forme une couche S nui contient un bain L de métal liquide. Les indu- 13845 jy j 2007760 sions denses D dans la matière d'alimentation ne fondent pas mais se déposent au fond du "bain de métal liquide et sont ainsi éliminées du produit. De préférence im bouclier réfraetaire 30 de protection contre la chaleur est monté sur l'électrode au-dessus de la sole afin de protéger la paroi supérieure de la chambre. Il est 5 évident que l'on peut utiliser d'autres moyens permettant d'assurer la fusion, tel nu'un faisceau d'électrons» une électrode consommable du même métal nue les pièces M, un dispositif à are à plasma ou une cathode creuse. La sole 12 comporte un trop plein ou organe de déversement 33 au moyen duquel le métal liquide L est évacué dans un mécanisme de dispersion disposé au-dessous. Oïi peut faire basculer la sole sur ses tourillons ou simplement laisser le métal déborder tout en laissant la sole verticale. On a représenté au dessin un mécanisme de dispersion qui comprend un aoteur d'entraînement 34 disposé au-dessous du fond 35 de la chambre, un arbre vertical 36 d'étendant verticalement vers le haut à partir du moteur à travers un joint 37 étanche aux: gaz prévu dans le plancher^ et une roue métallique 38, de préférence en cuivre, qui est fixée sur l'extrémité supérieure de l'arbre. Comme on le voit h la Fig. 2, la roue comporte plusieurs rayons 39 espacés angulairement et est ouverte sur sa circonférence entre les rayons. D'une façon commode, la dimension de la roue dans le sens vertical est d'environ 25 à 380 mm, et elle a un diamètre d'environ 130 à 1500 mm. La roue est entraînée en rotation à des vitesses d'environ 100 à 3.000 tours par minr'te. De préférence l'arbre 36 et la roue 38 sont refroidis au moyen d'eau afin de permettre un fonctionnement continu. On a représenté une enveloppe d'eau et des tuyaux d'entrée et de sortie 41 et 42 dans ce but. La chaleur d'une petite roue s'évacue par l'intermédiaire de l'arbre, mais des roues de dimenions plus grandes peuvent comporter des conduits internes de refroidissement. Le courant de métal liquide provenant de la 3ole 12 heurte la roue entre son axe et sa circonférence, comme indiqué en X à la Fig. 2. Il est également évident que l'on peut utiliser des roues multiples ou des dispositifs de dispersion d'un autre type. Lorsque c courant de métal liquide heurte la roue, les rayons 39 se déplaçant rapidement le dispersent mécaniquement. Les particules résultantes dispersées se solidifient rapidement sous forme de petites b miettes P, de lamelles ou de plaquettes F or; d'un mélange des deux comme représenté. Le fond 35 de la chambre est incliné en s'éloignant de l'arbre 36 et peut porter un autre dispositif d'alimentation classique 45 à vibrations. Une arlissière 46 de sortie étanche à l'air s'étend à partir de la chambre au point le plus bas du fond 35 afin de recueillir le produit. La roue 38 tourne dans le sens voulu pour projeter les particules dispersées en direction de la glissière de sortie, comme indiqué par la flèche à la Fig. 2. La Glissière de sortie comporte toi autre dispositif d'alimentation 47 à vibrations et deux obturateurs d'air 48 et 49» Un tuyau 50 est relié à la glissière de sortie entre les obturateurs, et ce tuyau est utilisé pour faire le vide dans la glissière ou introduire dans celle-ci un gaz inerte. De préférence la 13845 4 2007760 glissière de sortie est refroidie avec de l'eau qui peut s'écouler à partir d'un tiç/au 51 enroulé autour de la frliss-î ère. Lorsque le produit est un mélange de boulettes et de lamelles, il est préférable de tamiser le produit pour séparer les boulettes des lamelles. Les boulettes 5 ont un diamètre d'environ 0,25 à 6,35 mm, tandis que les lamelles sont aussi minces que du papier et peuvent être facilement brisées aux dimensions désirées. Les boulettes et les lamelles sont facilement incorporées dans une électrode ou autre a charge fusible, mais sont aïeux utilisées séparément. Si des parties de la matière d'alimentation sont contaminées avec de l'oxygène ou de l'azote interstieiel soluble, 10 les parties contaminées sont réparties dans la masse du produit, grâce à quoi la contamination est abaissée à un niveau acceptable. De même, si le produit recueille des contaminants tels que du carbone au cours du processus de transformation, on abaisse la contamination à un niveau acceptable en mélangeant le produit avec du métal vierge lorsque l'on réalise la charge fusible. T-5 II ressort de la description qui précède que l'invention fournit un procédé simple et un appareil pour transformer un mélange de morceaux d'un métal réactif en un produit utilisable pour réaliser une charge. Jusqu'à présent de nombreux "îorceaux ne nouyaient être utilisés et étaient perdus. Ainsi l'invention résoud efficacement le Problème de l'utilisation des matières utiles, autrement perdues. 69 13845 5 2007760 REVENDICATIONS 1/ Procédé pour convertir un mélange de morceaux d'un métal réactif en un produit utilisable pour constituer une charge, caractérisé en ce que l'on amène les morceaux à une sole d'un four dont on a enlevé les gaz qui réagissent avec 5 le métal, on fait fondre les morceaux dans ladite sole, on évacue un courant de métal fondu de ladite sole, on disperse ledit courant et on solidifie les particules résultantes dispersées s^us la forme de houlettes, de lamelles ou d'un mélange de celles-ci. 2/ Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les morceaux 10 sont fondus au moyen d'un arc électrique formé entre les morceaux et une électrode non consommable:* 3/ Procédé suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le courant de métal fondu est dispersé mécaniquement en frappant une roue tournant rapidement. I5 4/ Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ee que les inclusions denses présentes dans les morceaux mélangés demeurent son fondues dans la sole et sont ainsi exclues des boulettes et des lamelles. 5/ Appareil pour convertir un mélange de morceaux d'un métal réactif en un produit utilisable pour constituer une charge; appareil caractérisé en ce 20 qu'il comprend une chambre dont on extrait les gaz qui réagissent avec le métal, une sole soutenue dans la partie supérieure de ladite chambre, des moyens pour amener un mélange de morceaux à ladite sole, un dispositif dans ladite chambre pour faire fondre les morceaux dans ladite sole, ladite sole comportant un trop plein pour l'évacuation d'un courant de métal en fusion, un mécanisme de 25 dispersion monté dans ladite chambre au-dessous du trop plein pour disperser ledit courant en particules qui se solidifient sous la forme de boulettes, de lamelles ou d'un mélange des deux, et un dispositif relié à ladite chambre pour recueillir lesdites boulettes ou lesdites lamelles. 6/ Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que-' les moyens 30 d'alimentation comprennent une glissière étanche à l'air qui traverse une paroi de ladite chambre et des moyens d'obturation pour empêcher toute pénétration, de l'air dans cette glissière et -un dispositif d'alimentation à vibrations, portés par ladite glissière. 7/ Appareil suivant la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé 35 en ce que le dispositif permettant d'assurer la fusion comprend une électrode non consommable s'étendant h travers la paroi supérieure de ladite chambre. 8/ Appareil suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le mécanisme de dispersion comprend un moteur, un arbre s'étendant verticalement à nartir dudit "îoteur, et une roue fixée sijsr ledit arbre pour tourner 40 sur un axe vertical, ladite roue comportant des rayoris angulairement espacés et étant ouverte à sa circonférence entre les rayons. 13845 6 2007760 9/ Appareil suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le dispositif permettant de recueillir le produit comprend une glissière de sortie s'étendant à partir du fond de ladite chambre, et des moyens d'obturation prévus dans ladite glissière pour empêcher l'air de pénétrer dans celle-5 ci.