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"PROCEDE ET APPAREILS POUR PREPARER DES POUDRES FINES DE MA- TIERES FONDUES AU MOYEN DE GAZ,OU VAPEURS,ET TUYERES Il .
La présente invention concerne la préparation de poudres fi- nes à partir de matieres fondues correspondantes. Il est connu d'amener des métaux fondus , une forme pulvérulente, ou granulée, en les portant, à l'aide de tuyeres,en présence de gaz ou de va- peurs,amenés également par des tuyères,de manière qu'il en résul- te une division du jet métallique. On peut ainsi diviser par exemple des métaux fondus et de l'air suivant les méthodes de la seringue à arroser les fleurs,du robinet de Daniell, ou aussi du pistolet à jet de Schoop, à l'aide d'air comprimé.
Cependant, ces procédés n'ont pu trouver une application dans la pratique que seulement pour la production d'enduits métalliques,car dans ce cas il ne s'agit pas d'obtenir une répartition particulièrement
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fine, au contraire,les -oprtioules distinctes doivent s'étendre par choc sur l'objetà enduire et produire précisément par ce fait une surface métallique aussi dense que possible. Pour la production de poudres fines,comme telles, tous les procédés de cette espece,connus jusqu'à présent, ne conviennent pas,vu qu'avec eux on ne -oeut obtenir que seulement une poudre relativement grossière, ou dans le cas le plus favorable une poudre plus fi- ne,mais ceci avec un rendement absolument insuffisant.
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Or, de reone:cii6s - plus approfondies ont montré qu'à l'en- aroit de sortie des gaz ou des vapeurs servant d'agents de propul- sion et de division,il se produit une forte formation de tourbil-
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lons. Cette formation est particulierement forte lorsque,confor- mément 2. une forme d'exécution avantageuse de la présente inven- 4ion,ori fait sortir les agents propulseurs et diviseurs â. l'ori- fice de la tuyère,non seulement en grande quantité mais aussi
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avec des grandes vitesses linéaires,particulièrement avec des tites9es supérieures a celle du son.
Or,les forts tourbillons, ou remous se axe cette manière exercent sur le jet de métal sortant préalablement fondu,une action très désavantageuse en ce sens ,qu'une division poussée de la matière fondue est ainsi empêchée, et que, du fait,le degré de finesse et le rendement en poudres obtenues après tamisage deviennent insuffisants . En outre,
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les dits tourbillonnrojettent des particules de métal contre l'endroit de sortie des gaz ou des vapeurs, obstruent plus ou moins cet endroit de sortie et,sous ce rapport également,rendent impossible un fonctionnement continu régulier.
Cependant,ces dé-
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avantages sont supprimés lorsqu'on dispose l'endroit de sortie des gaz ou des vapeurs de manière,que les tourbillons formés à cet endroit -.'le -ouïssent pas exercer une influence essentielle ou im- portance sur le jet de métal sortant. Suivant l'invention ceci peut être atteint par le fait, que le jet métallique libre est
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protégé contre l'endroit ae sortie des tTa2;6u des vapeurs de ma- niere,que les tourbillons se formant à cet endroit ne puissent pas provoquer une déviation ou un changement de direction essen-
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tiel du jet métallique.
Une telle protection peut être obtenue, par exemple, par un surhaussement de la partie de la tuyère à vapeur qui est située plus pres du jet métallique: D'autre part, on peut aussi disposer des faces de protection particulières, ou spéciales,entre la tuyère à vapeur,respectivement la tuyère gaz, et lejet métallique. Mais l'exécution de la tuyore qui a- mène le métal fondu peut aussi être telle, au point de vue lon- gueur ou disposition, que les tourbillons venant de l'endroit de sortie de la vapeur ne puissent plus exercer une influence es- sentielle ou importante sur le jet métallique libre.
Afin d'obtenir des poudres tres fines et de bons rendements il est avantageux suivant la présente invention,de faire sortir les gaz et les vapeurs des tuyères non seulement en grande quan- tité,mais aussi avec des grandes vitesses linéaires. Dans ce cas 'la quantité de ces gaz ou vapeurs est choisie avantageusement beaucoup plus grande qu'elle ne serait nécessaire pour compenser la chaleur de fusion libérée par la matière fondue qui se solidi- fie. En outre il est avantageux que la vitesse linéaire aux tuyè- res soit choisie plus grande,avantageusement essentiellement plus grande,que la vitesse du son. Précisément à ces hautes vitesses de sortie les tourbillonsperturbateurs en eux-mêmes,se font sen- tir dans une césure particulierement forte.
Pour diminuer ou sup- primer leur influence nuisible sur le jet métallique fin, on peut disposer des organes protecteurs entre la tuyère à vapeur et lejet de métal,comme mentionné plus haut. La hauteur de ces organes protecteurs peut être facilement trouvée par.quelques essais,peu nombreux. Dans beaucoup de cas il suffit que la surélé- vation de cette protection par rapport à l'endroit de sortie de la vapeur dans l'ambiance libre soit de quelques millimètres seu- lement.
Suivant une forme d'exécution ultérieure de la présente in- vention la quantité de gaz ou de vapeurs amenés,par rapport à la quantité de matière fondue passée dans l'unité de temps, peut être augmentée par le fait qu'on prévoit plusieurs tuyeres à vapeur, ou à gaz,disposées avantageusement concentrique'ment. Dans ce cas /
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l'emploi d'une tuyère annulaire disposée également concentri- quement autour du jet métallique s'est avérée comme particulière- ment efficace. Dans tous les cas il est en outre recommandable de donner au et de vapeur ou de gaz une direction telle qu' il frappe le jet métallique sous un angle plus ou moins aigu.
On peut faire sortir les gaz ou les vapeurs des tuyères aussi de ma- niere qu'ils reçoivent au lieu, ou à côté, d'une irnpulsion de translation, une impulsion de rotation.
Suivant l'invention on peut aliéner desmatièresfonduesd'es- peces quelconques à une forme finement pulvérulente. Ainsi, on peut traiter surtout les métaux et les alliages métalliques de la manière indiquée.Mais on peut aussi utiliser des mélanges de métaux qui ne sont alliablesque dans une mesure limitée,ou qui ont une tendance la ségrégation. De la même manière on peut traiter également des métaux mélangés avec des matières non rné- langeables d'une autre espèce,cernée par exemple le graphite, ou les oxydesmétalliques.
Dans ces cas le mélange peut être effec- tué -car une agitation intense de la matière de départ fondue ou aussi par le fait,que les composantes de la matière fondue sont amenées l'une en présence de 1 'autre dans des tuyères séparées et qu'immédiatement apres elles sont divisées suivant la présente invention. De la même manière que les métaux fondus peuvent être traitées,comme matières de départ, aussi des matières fondues quelconques,comme par exemple les oxydes métalliques fondus, par exemple la litharge.
Du reste,on choisira les conditions de travail avantageuse- ment suivent la naturedu métal employéet suivant la destina- tion visée. S'il d'a it par exemple de la division d'un métal précieux, comme l'or ou l'argent,on peut employer,comme agent diviseur,de la vapeur d'eau, ou aussi du gaz préalablement chauf- fé,comme l'air. Pour les métaux facilement oxydables,comme par exemple l'aluminium, il est recommandable d'utiliser des gaz non oxydante)ou, avant tout, de la vapeur d'eau. En cas de traitement de métaux comme le fer,le eu ivre,le nickel, ou des alliages des dits métaux,il peut arriver qu'une action oxydante indésirable
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s'exerce sur les métaux aussi en cas d'utilisation de vapeur d'eau.
Dans ce cas l'action oxydante est déterminée en premiere ligne par la durée de l'action de la vapeur d'eau sur les particu les métalliques. Suivant une forme d'exécution ultérieure de l'invention on peut pratiquement complètement refouler ou suppri- mer cette action oxydante indésirable par le fait,qu'on fait frapper lejet métallique,divisé par les vapeurs ou par les gaz, contre une surface refroidie.
Le refroidissement de cette sur- faoe est effectué utilement avec de l'eau,l'eau étant injectée dans le courant de vapeur, en dessous de la surface de choc, à. la manière d'un condenseur.Il se produit alors à la surface de choc et en dessous de cette derniere une condensation subite de la vapeur d'ea.u avec formation d'une suspension de métal dans de l'eau d'où. une action oxydante ultérieure est momentanément sup- primée. La fonction de ces surfaces de choc ne doit pas être com- parée à celle des surfaces de choc appliquées dans les pulvéri- sateurs de liquides.
Alors que dans ces dernieres les surfacesde choc favorisent ou serven.t même à rendre possible une pulvérisa- tion du jet de liquide,il s'agit dans la présente invention ex- clusivement de freiner ou d'empêcher l'action oxydante indésira- ble.Ainsi par exemple,suivant le nouveau procédé l'emploi de sur- faces de choc n'offre pas d'avantages dans le cas, où les métaux à traiter sont encore mous aussi à froid,ce qui provoquerait lors du choc même un grossissement des particules.
Pour cette raison il est avantageux dé travailler,en cas de traitement de plomb par exemple,sans organes de choc quels qu'ils soient; aus- si en cas d'utilisation d'air comme agent diviseur,du plomb peut être transformé suivantl'invention en une poudre,sans oxyda- tion notable,la poudre de plomb ainsi obtenue passant 'ci 100% par un tamis de 22.000 mailles/cm2. On 'peut naturellement supprimer suivant l'invention une action oxydante indésirable encore par le fait qu'on travail:Le dans une atmosphère de gaz réducteurs, con- tenant avantageusement de l'hydrogène.
Dans le cas de traitement de métaux très facilement oxydables, comme par exemple l'aluminium,
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1 1 est avantageux d'avoir soin que la vapeur d'eau employée soit autant que possible exempte de mati eres à réaction alcaline.
Pour la même raison il peut aussi devenir nécessa.ire de régler la tem- pérature du produit de condensation en changeant le rapport de la vapeur d'eau à l'eau injectée,de sorte que la température du produit de condensation,par exemple en cas de pulvérisation d'aluminium,ne monte pasau dessus de 45-5000,
Une oxydation indésirable peut être évitée dans ces cas en- core aussi par le fait que la poudre obtenue suivant l'invention, pour autant qu'elle est humide,est séchée le plus rapidement pos- sible. D'autre part il peut aussi être désirable de soumettre le ...étal divise à une oxydation partielle et ceci dans une mesure exactement limitée.
Ceci peut être atteint par une augmentation de la température du condenseur,pe.r exemple à 50 C ou plus, et/ou en ajoutant une tres faible quantité de soude au produit de con- densation. Dans certains buta il est nécessaireae soumettre le métal divisé à une oxydation aussi complète que possible,c'est à dire de transformer des métaux fondus,comme par exemple du plomb, en oxydes métalliques finement pulvérulents,comme par exemple la litharge.
Ceci peut être atteint suivant l'invention en utilisant comme ageht diviseur l'oxygène, ou des gaz eontenant de l'oxygène,comme car exemple l'air,et en ayant soin que les tem- pératures soient maintenues suffisamment élevées et que les durées de mise en présence mutuelle des partioules de métal et des gaz contenant de l'oxygène ne soient pas trop courtes*
Les matieres fondues à traiter,particulièrement les métaux fondus, peuvent être employées àdes températures aussi élevées que l'on veut au dessus du point de fusion.
Dans certains cas les surchauffes non indispensables sont désavantageuses en ce sens, qu'elles peuvent favoriser des réactions oxydantes indésirables lors du processus de pulvérisation même. Il suffit généralement de cho isir une température élevée à un point tel que le métal fondu puisse s'écouler sans perturbations à travers les conduites
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ou les canaux de la tuyère. Mais dans certains casil est dési- rable d'augmenter la viscosité du métal fondu par un abaissement correspondant de la température.En effet,lorsqu'on travaille con- formément à l'invention à des températures de fusion suffisamment élevées, on obtient des particules de poudre d'une configuration à peu prés sphéroïdale.
Si, par contre,la viscosité de la ma- tière fondue à traiter est augmentée,on obtient,lors de la divi- sion,des particules à surface crénelée, ou déchirée ,ou couver- te d'aspérités ou rugueuse. Des particules rugueuses de l'es- pèce, par exemple en fer, ou en alliages de fer, sont parfois avan- tageuses dans certains procédés pour la production de corps fa- çonnés ou moulés par pressage ou nar agglutination.
Des parti- cules rugueuses de cette espèce peuvent être obtenues suivant l'invention par le fait,qu'on incorpore au jet métallique libre d'abord de l'eau liquide, en vue d'un abaissement de la tempé- rature,et qu'on soumet ensuite la matière fondue,rendue ainsi visqueuse,à la division par un et de vapeur ou de gaz appliqué dans le sens de la présente i nvent ion.
Les poudres obtenables suivant la présente invention peu- vent trouver une application dans des buts quelconques.Avant tout ces poudres conviennent pour être transformées en corps tnoulés ou façonnés à la presse, ou par agglutination ,ou par les deux moyenmà la fois.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemples son li- mitatifs des appareils servant à illustrer la réalisation du nou- veau procédé faisant objet de la, présente invention.
Dans la figure I la, référence J désigne le tube intérieur. amenant le métal liquide.
/K est l'embouchure qui amené l'air fortement comprime au tube amenant le métal liquide. Le métal sort alors du tube J et doit être complètement enveloppé par le jet d'air de manière qu'il se produise un rétrécissement,si l'on veut que la tuyere fonctionne à satisfaction. Ce rétrécissement n'est que court.
Bans la figu- re I il est désigné par L,. Derrière la.zone L commence alors la
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pulvérisation et il se forme un cône ou une gerbe de poussiere métallique et d'air désigné par M. Le tube J doit dépasser l'eu- bouchure K afin de protéger lejet métallique libre contre l'en- droit de sortie des gaz ou vapeurs,de maniere queues tourbillons se formant cet endroit ne provoquent pas une déviation ou un changement essentiel de direction du jet métallique.
Si l'on ne prévoitpas ce moyen, la zone L ne seforme pas de la manière né- cesaire, ils ne forment des éclaboussures métalliques et celles- ci s'attachent peu à peu aux points N,donc à l'embouchure de K, et obstruent progressivement la section libre de la tuyère à cet endroit .
La figure 2 représents titre d'exemple la construction d'un dispositif pour la fabrication de la poudre d'aluminium. La figure se comprend directement à l'aide des lettres de référence dont :
E désigne le creuset de coulée,
P désigne la tuyere vapeur,
F désigne la surface de choc ,
G désigne le condenseur à mélange,
H désigne l'admission d'eau au condenseur à mêange.
La figure 3 représente titre d'exemple une tuyère de pul- vérisation pour métaux facilement fusibles n'attaquant pas le fer, par exemple pour le plomb et l'étain; pour les Métaux attaquant le fer,par exemple le si ne, la tuyère doit être constituée en acier spécial, ou la pulvérisation est réalisée dans l' appareillage suivant la figure
La figure 4 représente àtitre d'exemple une tuyère de pulvé- risation pour métaux difficilement fusibles,par exemple le fer dans laquelle est prévu un dispositif de refroidissement préalable.
La pulvérisation du métal se fait en dessous de la tuyère à va- peur C, pendant que simultanément de l'eau d'injection est admise de la chambre annulaire A par les canaux D, pour refroidir le métal fondu et former ainsi un grain rugueux ou à surface couver- te d'aspérités.