Brevet FR2471612A1 — publié le 19810619

- 1 - L'invention est relative à un dispositif pour la détection de métaux magnétiquement conducteurs dans un flux de matériaux en dépla- cement, le dispositif comprenant un capot métallique, qui est ouvert à ses extrémités, et présente sensiblement une section transversale carrée, les matériaux passant au travers de ce capot. Dans les appareillages de fonderie de métaux, dans lesquels les matériaux bruts utilisés sont des déchets métalliques non magnéti- ques, il est souvent nécessaire de savoir s'il y a des métaux magnéti- sables, tels que le fer, parmi les déchets. Le fer est souvent présent sous une forme cuivrée, et le cuivre peut diffuser dans des surfaces cassées ou coupées, o la détection visuelle est impossible. Le fait de trouver des métaux magnétiquement conducteurs parmi des dé- chets non magnétiques, ou dans un ballot de déchets magnétiques à l'aide d'aimants permanents est connu, mais présente l'inconvénient de demander du temps, et parfois d'être impossible, puisque les aimants permanents doivent avoir un contact mécanique avec les pièces métalliques à inspec- ter dans le but de détecter le magnétisme. Une autre méthode connue consiste à mesurer les matériaux à inspecter dans un champ magnétique statique, et d'utiliser des détec- teurs pour observer les effets des pièces présentes dans les matériaux sur le champ magnétique, c'est-à-dire leur magnétisme. La présente invention présente une application de la dernière technique, et plus précisément, l'objet de la présente invention est de présenter un dispositif basé sur le phénomène de modification du champ magnétique, le dispositif présentant une structure simple, étant fiable à l'utilisation, et les pertes ou les perturbations dans le champ magnétique étant faibles dans le dispositif. Le dispositif peut être utilisé non seulement pour détecter des pièces magnétiquement conductri- ces dans des déchets métalliques, mais également pour d'autres applica- tions pour lesquelles le magnétisme de pièces présentes dans un flux de matériaux ou le degré total de iragnétisme du flux de matériaux est mesuré ou détecté. Le dispositif selon la présente invention peut être appliqué à tous les cas o les matériaux à inspecter ou mesurer sont magnétique- ment conducteurs, et sous la forme d'un composant. Si différents maté- riaux magnétiquement conducteurs sont présents, leur effet combiné est obtenu. Les matériaux à inspecter ou à mesurer peuvent être déplacés dans un champ magnétique permanent statique, dirigé et magnétiquement fer- 2471 61 2 -2 - mé,par tout moyen approprié, et par exemple en utilisant un convoyeur à bande, manuellement, ou en utilisant une goulotte d'alimentation de machine, un tuyau, etc..... L'équipement de manutention doit être réa- lisé en un matériau non conducteur. Le matériau à inspecter ou à mesurer peut être une solution, un précipité, des composants organiques, etc..., dans lequels, ou à l'intérieur desquels sont passés des éléments métalliques magnétique- ment conducteurs, tels que le fer, le nickel, le cobalt, etc..... Le dispositif peut être utilisé dans des procédés, o on désire suivre la quantité ou le passage de matériaux solides magnétique- ment conducteurs ou la vitesse du procédé et les résidus du procédé dans les rebuts.Méme des faibles concentrations, et des petites particules métalliques (poudres métalliques) peuvent être mesurées, puisque le dispositif distingue, dans le volume déterminé par le champ magnétique à direction constante, les particules magnétiquement conductrices, comme moyenne de leur somme, dans laquelle l'erreur de mesure est petite en regard de la distribution des particules. Les détecteurs mesurent les modifications du champ magnétique statique permanent, se produisant dans ce volume, converties par le dispositif électronique en une quan- tité représentative de la mesure, cette quantité ayant été calibrée pour exprimer le métal à mesurer en pourcentage de volume. La quantité représentant la mesure peut être ainsi utilisée pour des contrôles de procédé. A titre d'exemple, dans des installations de nickel, le nickel est récupéré par lixivation à partir d'une matte de nickel du convertisseur. Les déchets. de lixivation de ce procédé peuvent contenir du nickel sous trois formes différentes, en effet, il peut être dissout dans la solution, sous forme de sulfides, et sous forme de petites par- ticules métalliques de quelques microns. Une mesure fiable de la pro- portion métallique par des techniques antérieures est très difficile, demande du temps, et est imprécise, puisque chaque composant de nickel contient du nickel,ou est du nickel. En utilisant un dispositif selon la présente invention, il est possible de déterminer le nickel directement à partir des rési- dus de lixivation. La goulotte ou le convoyeur à bande est remplacé par un tuyau réalisé en un matériau non magnétique. Les résidus de lixivation passent à l'intérieur du tuyau, et les détecteurs de mesure détectent seulement les particules de nickel métallique du volume 24 71 61 2 - 3 - mesuré. La quantité représentative de la mesure peut être transformée en un pourcentage de concentration, et en un signal qui contrôle le procédé de lixivation. Le dispositif pour détecter des métaux magnétiquement con- ducteurs dans un flux en mouvement de matériaux, le dispositif comprenant un capot métallique qui est ouvert à ses extrémités, et présentant une section transversale sensiblement carrée, les matériaux passant au travers du capot, est caractérisé par le fait que sur les deux parois intérieures opposées du capot sont attachés des aimants en barreau, dirigés vers l'intérieur du capot d'une manière telle que d'un côté du capot les pôles Nord (N) des aimants en barreau sont orientés vers l'intérieur, en direction du flux de matériaux, et les pôles Sud (S) sont attachés sur le capot de manière à conduire magnétiquement, et sur le côté opposé la polarité des aimants en barreau est inversée, que sur les deux parois restantes du capot sont montés des détecteurs qui détectent le champ magnétique, et que, d'une manière connue en soi, les éléments d'un circuit électronique sont connectés aux détecteurs dans le but de transformer les variations du champ magnétique détecté par lesdétecteurssous une forme observable. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la des- cription, et aux exemples ci-dessous, ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 est une vue schématique en perspective qui cons- titue l'ossature du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique en coupe du dispositif selon la présente invention. La figure 3 illustre une mise en oeuvre du dispositif selon l'invention, et la figure 4 illustre sous la forme d'un diagramme, l'électronique du dispositif selon l'invention. La figure 1 montre un capot en acier 1, au travers duquel les déchets métalliques non magnétiques à inspecter passent. Le capot est ouvert à ses extrémités, et à l'intérieur ont été soudés, de chaque côté, dans une position verticale, dans le milieu selon une direction longitudinale des profils en U 2, tel que cela est représenté en figure 1. Dans la figure 2, la référence 3 est relative à une gouttière 3 réalisée en un matériau non conducteur. La gouttière est reliée, par l'intermédiaire de profilés de support 4, à la partie inférieure du 24 71 612 - 4- capot 1, et le matériau à inspecter passe au travers de cette gouttière. Le champ magnétique est produit au moyen d'aimants en barreau 5, montés sur les deux côtés du capot. La position et la polarité des aimants sont montrées dans la figure 2. Un ensemble d'aimants en barreau 5 est fixé sur le profilé en U 2 au moyen d'un dispositif de support d'aimants, qui est réalisé en un matériau non magnétique. Cet ensemble est placé à l'intérieur.du profilé en U et comprend un profilé de base 6, réalisé, par exemple, en acier, et des boucliers magnétiques 7 situés sur le côté des aimants en barreau. Le profil en U sert à diriger le champ magnétique, et à l'intérieur du capot, il se forme un entrecroisement de champs magnétiques statiques et permanents, dont la force est déter- minée soit par des aimants permanents, ou des éléments contrôlés par un courant électrique. Dans la figure 2, les pôles Nord (N) des aimants en barreau situés sur le côté gauche sont orientés vers la gouttière 3, et respectivement, les pôles Sud (S) des aimants en barreau situés sur le côté droit sont dirigés en direction de la gouttière 3. Le cir- cuit magnétique est fermé par l'intermédiaire du capot 1. Si des déchets métalliques, non magnétiques contiennent des pièces métalliques qui conduisent les lignes de force magnétiques, ces dernières provoquent une modification du champ magnétique en fonction de leur position et de leurs dimensions. Cette modification est mesurée par des détecteurs de mesure du type harmonique (amplificateur magnéti- que). Les détecteurs de mesure 8 et 9, fixés sur le capot au moyen d'un bouclier de radiations magnétiques 10, sont, tel que cela est visible en figure 2, positionnés parallèlement au champ magnétique à l'intérieur du capot d'acier, au-dessus et en-dessous de la gouttière 3, à égale distance du point central du circuit magnétique fermé, de manière à ce que le champ magnétique puisse être mesuré de chaque côté du point cen- tral. L'effet de direction et la forme de la pièce qui conduit les lignes de force magnétique sont éliminées au moyen du champ magnétique entre- croisé. Le champ magnétique est atténué en direction des détecteurs de mesure, en proportion inverse du cube de la distance. Les modifications du champ magnétique d'une pièce causant des perturbations sont mesurées par les détecteurs, et leur effet est donc également atténué en pro- portion inverse du cube de la distance, c'est-à-dire qu'elles déemndent de la distance à laquelle la pièce provoquant des perturbations se trouve du détecteur, et de l'intensité du champ magnétique à la position de 24 7 ï51 2 -5- la pièce. Selon ce mode de mise en oeuvre, le champ magnétique augmente depuis le détecteur en direction du point central du capot en acier, la sensibilité de mesure restant pratiquement constante avec les modifi- cations de la distance. Si, par exemple, une pièce sphérique causant des perturbations est détectée dans le champ magnétique, les modifications peuvent être exprimées par la formule: jL B ' Br 13 13 o /b = variation du champ magnétique (en Tesla) k = susceptibilité (conductivité magnétique) Br= champ magnétique d'état de la pièce causant des perturbations V = volume de la pièce causant des perturbations (cm3) 1 = distance entre la pièce causant des perturbations et le détec- teur (cm) La sensibilité d'un détecteur du type harmonique est actuel- lement de l'ordre de + 10 9 Tesla. La figure 3 illustre un mode de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de mise en oeuvre, le matériau à inspecter il estsous forme de particules, et convoyé par l'intermédiaire d'un convoyeur a bandes au travers du capot 1. L'électronique du dispositif est coupléaux détecteurs, et l'électronique donne une alarme selon des valeurs de seuil choisies. L'électronique du dispositif montré en figures 2 ou 3 peut être, par exemple, tel que cela est montré dans le diagramme de la figure 4. Les détecteurs alimentent des amplificateurs magnétiques, et les modifications sont exprimées en une quàntité électrique. Les modifi- cations du champ magnétique selon la position à l'intérieur du capot, qui affectent les détecteurs, sont éliminées par une compensation élec- trique, au moyen de compensateurs 1 et 2. Cette compensation est réalisée lorsque la gouttière ou le convoyeur à bandes est vide. Le dispositif de mesure est à ce moment en position zéro et reste dans cette position méme si le dispositif travaille avec des déchets métalliques non magné- tiques. Dans le diagramme d'illustration, les indicateurs sont des volt- mètres 1 et 2, qui peuvent être couplés pour donner une alarme lorsqu'une valeur de seuil prédéterminée est dépassée. Le point de perturbation -6détecté dans les déchets est marqué avec, par exemple, une matière colorante, ou bien automatiquement, ou en utilisant un dispositif de marquage contrôlé manuellement. Ensuite, les déchets métalliques qui ont provoqué les perturbations sont extraits par toute méthode appro- priée. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour un contrôle continu de déchets métalliques passant dans des appareillages de fonderie vers des fours de fonderie, et ainsi, peut éviter que des déchets métalliques qui conduisent les lignes de force magnétique et pré- sentent un effet nuisible sur le métal fondu, n'entrent dans le processus de fonderie. Ainsi, la fusion de rebuts, et leur coulée peuvent être évitées, et des processus de nettoyage des fours de fonderie peuvent être éliminés. A titre d'exemple, un dispositif selon l'invention, calibré par des mesures expérimentales, a été utilisé pour détecter du nickel dans un résidu de lixivation présentant une proportion totale de nickel de 23,3 ", et une proportion de nickel métallique non dissout de 3,3 %. Il a été possible de détecter cette quantité de nickel non dissout par le présent dispositif. Naturellement, la description de l'invention qui vient d'être faite n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'au- tres mises en oeuvre de la présente invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. 2471612- - 7- REVENDICATIONS 1. Dispositif pour détecter des métaux conducteurs magnéti- ques dans un flux de matériaux en mouvement, le dispositif comprenant un capot métallique (1), qui est ouvert à ses extrémités et présente sensiblement une section transversale carrée, les matériaux passant au travers du capot, caractérisé par le fait que sur les deux parois internes opposées du capot ont été attachés des aimants en barreau (5) dirigés vers l'intérieur dans le capot, d'une manière telle que sur l'un des côtés du capot, les pôles Nord (N) des aimants en barreau sont orientés vers l'intérieur, en direction du flux de matériaux, et les pôles Sud (S) ont été attachés au capot de manière à conduire magnétique- ment, et sur l'autre côté, la polarité des aimants en barreau (5) est inverse, que sur les deux parois restantes du capot ont été fixés des détecteurs (8, 9) qui détectent le champ magnétique, et que, d'une manière connue en soi, des éléments d'un circuit magnétique ont été connectés aux détecteurs dans le but de transformer les variations de champ magné- tique détectes par les détecteurs sous une forme observable. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du capot métallique (1) se trouve une gouttière (3) ou un dispositif semblable, réalisé en matériau non magnétique, dans lequel le flux de matériau voyage, les aimants en barreau (5) étant situés à l'extérieur des côtés de la gouttière, et les détecteurs (8, 9) respec- tivement au-dessus et en-dessous de la gouttière. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que sur les côtés du capot (1) sont situés deux profilés en U (2) dont les ailes latérales s'étendent vers l'intérieur et entourent les aimants en barreau (5) qui ont été attachés à la base des profilés en U. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités des aimants en barreau (5) sont attachés au profilé en U (2) au moyen d'un profil d'acier (6) commun à l'ensemble des barreaux. C. DisDositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que sur les deux côtés du capot (1) sont situés des boucliers magnétiques (7) sur les côtés des ensembles d'ai- mants en barreau. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications oré- cédentes, caractérisé en ce que les détecteurs (C, 9) sont fixés au caDot (l, au moyen de boucliers magnétiques (10).