FR2649474A1 - Procede permettant de reduire une contamination des bains de fusion a haute temperature et dispositif obtenu - Google Patents

Abstract

Un procédé permettant de réduire une contamination causée par un chauffage à haute intensité de métaux 12 est présenté. Des projections, des gouttelettes de vapeur, ainsi que de la matière particulaire sont recueillies afin d'éviter qu'elles ne retournent dans le bain de fusion. Un champ électrique est établi dans la zone de chauffage afin d'exercer une attraction sur les gouttelettes de vapeur ainsi que sur les particules de manière à les entraîner sur des plaques 42, 46 électriquement chargées.

Description

PROCEDÉ PERMETTANT DE RÉDUIRE UNE CONTAMINATION

DES BAINS DE FUSION A HAUTE TEMPÉRATURE

ET DISPOSITIF OBTENU

La presente invention concerne de façon générale

un processus de fusion de métaux à haute température.

Plus particulièrement, elle concerne des procédés dans lesquels la contamination des bains de fusion à haute température peut être réduite et/ou évitée. Il est connu de l'homme de l'art que, dans le processus de fusion des métaux à basses températures,

une oxydation atmosphérique, ou des impuretés introdui-

tes à l'intérieur du bain de fusion depuis le creuset de fusion, ou des particules de poussière, génèrent une contamination particulièrement faible. Des procédés et

des pratiques classiques permettent d'effectuer une fu-

sion et une coulée sans dépasser les taux d'impuretés acceptables dans ces métaux. Des métaux, tels que du plomb, du zinc, de l'étain, du bismuth, aussi bien que des alliages tels que des laitons, des bronzes, ainsi que des métaux et des alliages analogues, ont utilement et avec succès subi une phase de fusion sans que le

métal solide obtenu n'ait eu à souffrir de l'introduc-

tion d'un taux excessif d'impuretés ou de contaminants

dû au processus. Ces métaux sont fondus à des tempéra-

tures de fusion basses, de l'ordre d'une centaine de degrés, voire de quelques centaines de degrés. Les

creusets qui contiennent ces bains de fusion leur amè-

nent de la chaleur, et ce chauffage génère très peu de matière, sous forme de particules ou de vapeur, laquelle matière provoque un obscurcissement qui gêne

toute visualisation.

Pour des métaux qui entrent en fusion à haute température, et particulièremment au-delà d'environ 1000 C, les techniques employées pour la fusion, ainsi que les techniques qui permettent de garder le bain de fusion exempt de toute contamination sont d'une nature différente, qu'il s'agisse d'une contamination par

l'atmosphère ou par des impuretés.

Tout d'abord, les moyens utilisés pour porter à

fusion les métaux qui entrent en fusion à des tempéra-

tures beaucoup plus hautes sont différents, et, dans le cas de métaux hautement réactifs, tels que le titane, ces moyens peuvent impliquer l'utilisation d'une flamme à plasma, ou d'un faisceau d'électrons, ou de toute autre technique de fusion analogue. L'application au métal du bain de fusion de la chaleur qui provient de telles sources s'effectue directement au niveau de la surface de fusion plutôt que par l'intermédiaire d'une

paroi du creuset. De plus, du fait de la haute réacti-

vité de certains métaux, tels que le titane, le métal doit être protégé de l'atmosphère qui contient de l'oxygène et de l'azote à l'état naturel. En outre, du

fait que certains métaux, tels que le titane, sont hau-

tement réactifs lorsqu'ils sont en contact avec le creuset, quel que soit le matériau dont il est fait, ces métaux sont mis en fusion dans un creuset à fond de moule refroidi dans lequel une couche de titane solide

fait office de creuset pour le titane liquide ou en fu-

sion. Ces seules raisons, jointes à la nature de la

gouttelette de vapeur ainsi qu'à la nature de la ma-

tière particulaire, cette vapeur et cette matière pro-

venant du four et de la fusion de matériaux métalli-

ques qui-entrent en fusion à haute température, font

que des problèmes particuliers se posent.

Un de ces problèmes entraîne le dépôt de vapeur et de matière particulaire sur les surfaces internes des enceintes prévues pour protéger le métal en fusion

de tout contact avec des atmosphères naturelles. Le de--

gré de vaporisation et le niveau de formation de ma-

tière particulaire est élevé pour les matériaux qui en-

trent en fusion à haute température, au moins en partie

du fait du mode d'émission de la chaleur lors du dérou-

lement de la fusion à proprement parler. La chaleur provient de sources à haute température, et elle est

acheminée selon un débit élevé jusqu'au métal ou jus-

qu'à la surface de fusion. La chaleur provenant d'une

flamme à plasma est émise à des températures qui dé-

passent 10000 *C, par exemple. C'est pourquoi il a été trouvé qu'une quantité significative de vapeur et de matière particulaire est générée lors de l'utilisation de flammes de plasma dirigées vers le bas sur la partie supérieure d'une fusion qui s'effectue à l'intérieur

d'un creuset à foyer refroidi. Lorsqu'un faisceau d'é-

lectrons est utilisé, on rencontre aussi une quantité significative de matière pulvérisée, de projection et de dissipation du matériau solide et liquide, et ce à

un point tel qu'un dépôt de matière sous forme de va-

peur et/ou de particules s'effectue au niveau des sur-

faces internes de la cuve du four.

Au fur et à mesure de la poursuite de l'utilisa-

tion de l'enceinte, la matière qui s'est déposée sur

les surfaces de l'enceinte du four a tendance à s'é-

cailler et à se détacher de ces surfaces, de telle sor-

te qu'une contamination du métal en fusion est possi-

ble. Lorsqu'un four à bassin ou à cuve est utilisé pour un bain de fusion ou lors du processus de fusion d'un certain nombre d'alliages différents, le dépôt formé

pendant le déroulement de la fusion d'un premier allia-

ge peut s'écailler et risque de tomber dans le bain de fusion d'un second alliage, différent du premier, et de

ce fait, le second alliage est contaminé.

Des efforts sont faits pour éviter une telle con- tamination, et ils peuvent aller jusqu'à un nettoyage de l'intérieur du four après chaque fonctionnement de

ce dernier. Cependant, un autre problème se pose pen-

dant le déroulement d'un seul processus de fusion, et ne peut être réglé par un nettoyage effectué entre deux fonctionnements. Ce problème réside dans le fait que le

condensat qui se produit à l'intérieur d'une cuve pré-

sente une concentration beaucoup plus grande en élé-

ments plus volatiles, tels que l'aluminium, que la con-

centration de la vapeur produite par le bain de fusion

ne le fait. La teneur en aluminium d'un alliage de ti-

tane qui contient initialement 6 %- d'aluminium peut s'élever jusqu'à 50 %. Lorsque ce condensat se forme pendant un seul processus de fusion, et tombe dans le bain de fusion juste avant une coulée, des disparités

substantielles des propriétés des pièces coulées peu-

vent être observées.

Un autre type de traitement des métaux qui pré-

sentent des températures de fusion élevées est consti-

tué par le dépôt par plasma à solidification rapide.

Dans ce procédé, des particules du métal qui doit en-

trer en fusion sont entraînées dans un gaz porteur et

traversent une flamme à plasma. La production de ma-

tières solides sous forme de fines particules et de va-

peurs de métal pendant le processus de traitement par plasma d'un brouillard issu d'une poudre lors d'une phase de fusion est analogue à ce qui se passe pendant

les processus de fusion à haute température décrits ci-

avant. Par conséquent, un objet de la présente invention est de fournir un procédé qui limite la contamination des bains de fusion, les fusions étant effectuées dans

un dispositif de fusion a haute température.

un autre objet est de fournir un dispositif qui

permette de limiter ou de réduire le degré de contami-

nation.

Un autre objet est de fournir un procédé de fu-

sion et/ou un procédé de traitement par plasma des

bains de fusion à haute température, tels que des su-

peralliages à base de nickel qui réduisent la contami-

nation.

Un autre objet est de fournir un procédé pour la

fusion de métaux hautement réactifs, tels que des al-

liages de titane, qui permettrait d'obtenir une diminu-

tion de la contamination.

D'autres objets apparaitront clairement à l'homme de l'art, et certains d'entre eux transparaitront de la

description qui suit.

Dans un de leurs aspects les plus larges, les ob-

jets de la présente invention peuvent être atteints si

l'on fournit une enceinte de four dans laquelle on réa-

lise le chauffage d'un métal à une température très é-

levée, et à très grande vitesse. L'application de la chaleur au métal se fait de préférence au niveau de la surface supérieure du bain de fusion au moyen d'une

source de chaleur de haute intensité, telle qu'une tor-

che a plasma ou qu'un faisceau d'électrons, ou qu'une source de chaleur de haute intensité analogue. Un bain de fusion peut être contenu à l'intérieur d'un fond de moule du même métal que la cuve, afin d'éviter toute

contamination provoquée par une réaction avec la cuve.

Aussi, l'application d'une chaleur très intense s'ef-

fectue au niveau de la surface des particules lors du chauffage par plasma d'un flux de particules, comme

cela se passe lors du processus de fusion des parti-

cules qui forment un dépôt métallique engendré par plasma sur une surface de réception. Le chauffage à haute intensité entraîne la formation d'un brouillard de vapeur et/ou de matière particulaire à l'intérieur de la chambre du four, et ce brouillard a l'allure d'un nuage. Cette matière est formée par l'application du chauffage à haute intensité dans une zone de chauffage située au niveau de la surface du métal. Afin de réduire le nuage de matière particulaire ainsi que la surface de dépôt sur les parois de l'enceinte, on place à dessein au moins une surface de métal à l'intérieur de la chambre du four, de telle sorte qu'elle soit adjacente à la zone de chauffage. Au moins une charge électrique est appliquée aux surfaces du métal afin de générer et d'établir un champ électrique à l'intérieur de la zone. Ce champ électrique provoque sur la surface un dépôt de vapeur et/ou de matière particulaire qui provient de la zone de chauffage, et réduit de cette façon le dépôt de matière sur certaines parties de l'enceinte. Cette réduction du dépôt se produit sur des

surfaces depuis lesquelles les dépôts auraient pu tom-

ber dans le bain de fusion et le contaminer, ou depuis lesquels ils auraient pu contaminer une couche de métal

en fusion déposée par plasma.

Par le terme vapeur utilisé ici, on évoque de la matière qui laisse la surface chauffée du métal à l'état de vapeur. Il est cependant bien entendu qu'une

telle matière forme rapidement des gouttelettes lors-

qu'elle quitte la zone de chaleur à haute intensité o elle se constitue. Aussi, il est bien évident que ces gouttelettes se solidifient très vite lorsqu'elles pénètrent dans une zone dans laquelle la température

ambiante est en-deça de leur point de fusion.

Par ailleurs, une matière qui reste à l'état de vapeur peut se condenser sur les parois de la cuve qui

la contient.

La description de l'invention qui suit sera mieux

comprise si l'on se réfère à la figure 1 qui est une vue schématique d'une enceinte de four dans laquelle on effectue un chauffage a haute intensité de la surface

d'un métal.

Lorsqu'un four fonctionne de manière continue en tant que four de fusion à arc-plasma, ou en tant que four de fusion par faisceau d'électrons, ou lorsqu'un dépôt par plasma à solidification rapide y est réalisé, il a été établi que de la matière particulaire générée par ces processus se dépose sur les surfaces internes de l'enceinte. Ces dépôts se produisent essentiellement

sur toutes les surfaces internes de i'enceinte, y com-

pris sur les surfaces internes situées au-dessus des couches déposées par solidification rapide par plasma, aussi bien qu'au-dessus du métal en fusion. Avec le temps, le dépôt devient assez épais pour se dégager, s'écailler et tomber dans le bain de métal. Certains de ces dépôts sont riches en oxygène. D'autres présentent des concentrations de divers ingrédients

dans des proportions très variables, comme expliqué ci-

avant. La matière divisée en fines particules et formée par la fusion à arc-plasma ou par le procédé de fusion

par faisceau d'électrons absorbe facilement de l'oxy-

gène, ou réagit facilement avec de l'oxygène, et le dé-

pôt d'oxyde formant support, s'il se produit, présente rarement une composition identique à la composition de

l'alliage final ou du dépôt final produit par le pro-

cessus, et dans ce sens, ce dépôt d'oxyde représente un composant supplémentaire non désiré et potentiellement nuisible pour la concentration d'alliage ou pour une

surface de réception du dépôt par plasma à solidi-

fication rapide. Des efforts ont été jusqu'ici produits

afin de réduire ou afin d'éliminer ce type de contami-

nation.

Dans un certain nombre de fours de fusion à arc-

plasma, un écoulement de gaz à circulation constante ôte une partie de la matière particulaire formée, mais ce débit gazeux devrait être nettement augmenté afin d'éliminer ces dépôts. Dans le processus de fusion à faisceau d'électrons, une grille a été placée dessus le

bain de fusion afin d'intercepter la matière particu-

laire, et afin d'assurer un meilleur accrochage de la matière particulaire sur les surfaces situées au-dessus de le bain de métal en fusion. Si la matière particulaire adhère plus fortement à la surface de la grille, cette grille comportant une plus grande surface

collectrice, il y a par conséquent une faible probabi-

lité pour que la matière particulaire se dégage et tom-

be dans le bain de métal en fusion. Ces tech-

niques passives, telles qu'une grille placée au-dessus du bain de fusion, ou telle qu'une purge au moyen d'un important volume de gaz, ont eu un succès limité, et des perfectionnements dans le procédé de fusion et dans le dispositif à utiliser pour satisfaire aux besoins

cités ci-avant sont nécessaires.

Dans le processus de dépôt par plasma à solidification rapide, le danger est que des dépôts de surface s'écaillent et se détachent de l'intérieur de l'enceinte, et tombent sur la surface de réception,

puis s'intègrent au dépôt situé sur la surface à trai-

ter, créant ainsi une inclusion ou un défaut dans la

structure de surface ou dans la composition de l'al-

liage. Sur la base des expérimentations menées par la demanderesse., on estime qu'il est possible de réduire

considérablement ou, potentiellement, d'éviter de mani-

ère significative la formation de dépôts particulaires sur les parois d'un four de fusion de métaux à haute

température, et ce qu'il s'agisse d'une fusion par dé-

pôt par plasma à solidification rapide, d'une fusion à

arc-plasma et/ou d'une fusion par faisceau d'électrons.

Cette réduction du dépôt de vapeur et du dépôt de matière particulaire, sur des surfaces d'une enceinte de four de fusion depuis lesquelles ce dépôt peut tomber sur le métal en fusion, et/ou dans ce métal en fusion, et ainsi contaminer le métal en fusion ou le dépôt par plasma, peut être obtenue en plaçant-au moins une électrode à l'intérieur de l'enceinte, en une posi- tion efficace pour attirer une large part de la matière

particulaire à l'intérieur de la cavité de traitement.

La demanderesse a établi que la matière particu-

laire est électriquement chargée & l'intérieur de la chambre du four. L'existence de la charge a été déduite du fait que la matière particulaire est attirée vers

une plaque métallique chargée selon la polarité oppo-

sée. Par conséquent, on en a conclu qu'il serait judi-

cieux d'influer sur le dépôt de matière particulaire en introduisant un champ électrique à l'intérieur de la chambre afin d'appliquer une force d'attraction et/ou

de répulsion a la matière particulaire.

Sur la base des expérimentations de la deman-

deresse, on a établi que la matière particulaire des fours de fusion est très fine, et que, pour une large

part, ces fines particules sont porteuses d'une charge.

Les expérimentations de la demanderesse ont permis d'é-

tablir que dans certains dispositifs de fusion, la ma-

tière particulaire présente presque exclusivement une

charge négative, et la description de la présente in-

vention est effectuée sur la base d'une matière parti-

culaire présentant une charge négative. Cependant, le résultat essentiel des expérimentations de la demanderesse est qu'une charge d'une seule polarité prédomine au niveau des particules, et que la matière particulaire peut être traitée de manière efficace du fait qu'elle est porteuse d'une charge d'une seule

polarité. La taille d'une particule de matière particu-

laire est pour une large part inférieure à un micron.

En nous basant sur la combinaison de la taille des particules et des charges dont elles sont porteuses, il a été possible d'attirer une partie significative des

particules sur une plaque métallique chargée. A la con-

naissance de la demanderesse, aucun effort n'a été jus-

qu'ici déployé pour éliminer la matière particulaire de l'atmosphère de traitement, aussi bien dans le cas d'un

dispositif de fusion par dépôt par plasma à soli-

dification rapide, d'un dispositif de fusion à arc-

plasma ou d'un dispositif de fusion par faisceau d'électrons, cette élimination pouvant être réalisée au

moyen d'une précipitation forcée, et ce bien que la fu-

sion par dépôt par plasma à solidification rapide, la

fusion à arc-plasma et la fusion par faisceau d'élec-

trons soient utilisées depuis des années.

Afin d'influer sur les particules et d'ôter le dépôt de particules, au moins une surface conductrice doit être placée à l'intérieur de l'enceinte du four, à

proximité de la zone de chauffage o la chaleur est ap-

pliquée à l'échantillon qui doit être soumis à une fu-

sion. Au moins une surface conductrice est ainsi pla-

cée, bien que plus d'une puisse être utilisée. La sur-

face conductrice est chargée avec une tension relati-

vement élevée, de l'ordre de 10 à 30 kilovolts dans le cas d'un dispositif expérimental, et on alimente la surface conductrice en courants relativement faibles, de l'ordre de quelques milliampères. La charge de la surface conductrice présente une polarité opposée à

celle de la charge des particules. Plus la tension uti-

lisée est élevée, plus le taux de récupération des par-

ticules est- élevé, mais la tension ne doit pas être

trop élevée, ce qui pourrait générer des effets secon-

daires indésirables, tels que la formation d'un arc, ou quelque chose d'analogue. La formation d'un arc ou le déclenchement d'une décharge disruptive sont fonction de la nature de l'atmosphère, de la pression, de la température, et d'autres facteurs tels que la densité

des particules, la façon dont les particules sont dis-

posées, et d'autres facteurs analogues. Un soin parti-

culier doit être apporté lors de l'utilisation de champs magnétiques ou électriques en liaison avec un

chauffage par faisceau d'électrons afin d'éviter de dé-

tourner le faisceau de la cible visée.

Il a été observé que la surface conductrice char-

gée négativement, telle que la surface d'une plaque dans le cadre des expérimentations de la demanderesse, reste très propre. Cependant, une partie significative des particules de l'enceinte semble se déposer sur une

plaque chargée positivement. Bien que ce dépôt ne puis-

se pas être directement observé, il aboutit à une dimi-

nution du brouillard ou du nuage de particules dans la chambre, et cette diminution prise dans sa globalité constitue au moins en partie le résultat que l'on peut atteindre. En outre, il n'a pas été possible de réaliser une observation directe, mais il est possible de conclure,

sur la base des observations effectuées, que l'utilisa-

tion d'au moins une surface chargée ou d'au moins une plaque chargée est capable de limiter et de réduire le

dépôt de matière particulaire sur les surfaces in-

ternes. Comme le dépôt des particules chargées négati-

vement s'effectue sur la plaque chargée positivement, la demanderesse a pensé qu'un montage en série de ces plaques qui garnirait le pourtour de la surface exposée

du bain de fusion pourrait efficacement réduire l'inci-

dence de ces dépôts qui se détachent des surfaces de la chambre et qui tombent à l'intérieur du bain de fusion, ce qui contamine le bain de fusion ou le dépôt par

plasma à solidification rapide.

Pour permettre une commodité de compréhension, le terme enceinte de four employé ici désigne une enceinte dans laquelle on effectue un chauffage d'échantillons

de métaux à haute intensité. Le chauffage à haute in-

tensité peut être réalisé au moyen d'une fusion par arc-plasma, d'une fusion par faisceau d'électrons, d'un dépôt par plasma à solidification rapide, ou par tout autre procédé susceptible de délivrer rapidement une chaleur de température élevée à une surface métallique, qu'elle soit liquide, solide, ou constituée d'une mati-

ère particulaire solide.

Un chauffage à haute intensité réalisé au moyen

d'une flamme à plasma est possible du fait que la flam-

me à plasma entraîne une ionisation du gaz à haute tem-

pérature, et du fait que la température d'un plasma dé-

passe habituellement 10000 C, et le contact d'une tel-

le flamme avec un échantillon de métal apporte à l'é-

chantillon de métal une chaleur de température élevée, et par conséquent une chaleur de haute intensité. La même haute intensité de chauffage peut être obtenue lorsque le chauffage est réalisé au moyen d'un arc électrique.

Le procédé de la présente invention peut être dé-

crit en se référant à la figure 1. La figure est une vue schématique dans laquelle la position relative des différentes parties d'un dispositif est représentée, mais les détails de support mécanique des diverses pièces mécaniques ne sont pas représentés, car ils sont

évidents pour l'homme de l'art et ne sont pas essen-

tiels pour la mise en oeuvre de l'invention.

Si l'on se réfère maintenant à la figure, une en-

ceinte 10 abrite un dispositif permettant le chauffage à haute intensité d'un échantillon de métal. Le métal 12 qui doit être chauffé est contenu à l'intérieur d'un foyer 14. Le foyer est constitué d'un creuset en cuivre 16 qui comporte des tubes de refroidissement 18 encastrés dans la base 20 et placés le long des parois latérales du creuset 16 afin de refroidir le corps en cuivre du foyer 14. Le refroidissement aboutit à la formation d'un fond de moule refroidi 22 qui entoure le

métal en fusion 12, et qui de ce fait empêche la conta-

mination du métal en fusion par le matériau du foyer.

Le foyer 14 est placé sur un châssis 24, le chassis 24 est relié à la terre par le fil de mise à la terre 26, et le foyer 14 est aussi relié à la terre par le fil de mise à la terre 28. La chaleur est appliquée au moyen d'une torche à plasma 30 située au-dessus du métal en fusion de telle façon que la chaleur de la torche soit dirigée sur la

surface supérieure du métal en fusion 12. L'alimen-

tation en courant électrique de la torche 30, ainsi que le gaz fourni à cette torche 30 ne sont pas représentés

car ils ne sont pas des éléments esentiels de l'inven-

tion, et car ils ne constituent pas le sujet de l'in-

vention. Lorsque la torche est allumée, elle présente un

arc qui s'étend entre des éléments internes de la tor-

che. La flamme de la torche s'étend depuis le pistolet

jusqu'à l'écoulement gazeux qui traverse l'arc. Cepen-

dant, après l'allumage, l'arc peut occuper l'espace qui

va de la cathode du pistolet jusqu'à la surface du mé-

tal en fusion, ce par un fonctionnement en déplacement de l'arc, de manière à poursuivre le chauffage à haute

intensité a niveau de la surface supérieure du métal.

Ce chauffage à haute intensité est réalisé parce que la température du plasma en provenance de la torche est de 10000 C ou plus, et par conséquent, un chauffage à haute intensité- est appliqué à la surface du métal en fusion grâce à la très haute température de la chaleur amenée sur la surface de fusion. Le chauffage à haute intensité de la surface de fusion génère de la vapeur et de la matière particulaire constituée de très fines particules. Une production analogue de vapeur et de matière particulaire accompagne d'autres formes de chauffage à haute intensité, telles qu'un chauffage par faisceau d'électrons ou par tout autre moyen. En outre, le même type de vapeur et de matière particulaire est généré lorsqu'un arc à plasma opère sur des particules d'un matériau déposées par pulvérisation par plasma, ces particules ayant traversé la flamme & plasma et

* ayant atteint une surface de réception. Le fonction-

nement de chacun de ces processus de fusion qui néces- sitent l'application d'une chaleur à haute intensité

sur une surface métallique s'accompagne d'une produc-

tion de vapeur et de matière particulaire, production pour laquelle l'objet de la présente invention est

o10 d'apporter quelques avantages.

Afin de réduire la concentration de matière par-

ticulaire et de vapeur qui émane du foyer 14, au moins une surface métallique conductrice telle que la surface 32 d'une électrode 34 peut être fournie. La surface électrique peut être chargée avec une tension positive

qui provient de l'alimentation en tension 36 par l'in-

termédiaire d'un conducteur électrique 38 lorsque la charge des particules se trouve être négative. Lorsque la charge des particules est positive, l'électrode 34 peut être chargée négativement de manière à attirer le dépôt de particules sur l'électrode. Le conducteur est

isolé de la paroi de l'enceinte 10 au moyen d'un iso-

lant 40. En appliquant une tension de 5 à 30 kilo-volts sur la plaque 34, il est possible d'amener le dépôt de matière particulaire du foyer 14 sur la surface de la plaque. La limite supérieure de la tension appliquée à une électrode est déterminée par les possibilités du dispositif. Le dispositif expérimental peut fonctionner

avec une tension de 30 kV. Un dispositif à usage indus-

triel peut avantageusement utiliser des hautes tensions

de 50 ou 80 kV, ou plus.

Une façon d'étudier le dépôt de matière particu-

laire sur la surface conductrice est de placer une tôle 42 sur la surface conductrice de la plaque 34 de manière à ce qu'elle serve de surface de réception pour le dépôt de matière particulaire. Après qu'un dépôt se soit accumulé, la tôle 42 peut être ôtée de la plaque

34, et on étudie le dépôt qui s'y trouve. De cette fa-

çon, il a été découvert qu'un dépôt significatif de ma-

tière particulaire se produit sur la tôle 42 lorsque la plaque 34 a été chargée par une tension positive qui lui a été appliquée par la source 36.Aussi, par une étude analogue de la plaque 44, et particulièrement

d'une tôle 46 placée sur la plaque 44, il a été dé-

couvert que pratiquement aucun dépôt de matière parti-

culaire ne se produit sur la plaque 44 lorsque la char-

ge de la plaque 44 est négative et que la charge de la plaque 34 est positive. Une charge est appliquée sur la plaque 44 par la source 36, et par l'intermédiaire d'un conducteur 48. Le conducteur 48 est isolé de la paroi

de l'enceinte 10 par un isolant 50. Pour ces expéri-

mentations, le support isolant 52 maintient la plaque 32 en place, et le support isolant 54 joue le même rôle

pour la plaque 44.

A partir des expérimentations menées par la demanderesse, il a été conclu qu'il est possible de collecter une quantité significative de la matière particulaire générée par un chauffage à haute intensité d'un échantillon de métal, cette collecte s'effectuant

lors du fonctionnement d'un four tel que décrit ci-

avant, en introduisant une surface conductrice telle

que la surface 32 & proximité du foyer 14, et en exer-

çant de cette façon un champ électrique au niveau de la zone de chauffage du foyer. La formation de vapeur et de matière particulaire lors du fonctionnement du four

& haute intensité est à l'évidence un résultat inévi-

table de ce fonctionnement même, à une chaleur à haute

intensité. Cependant, à partir des observations expéri-

mentales qui ont été faites lors d'un tel fonction-

nement du four, on peut conclure qu'il est possible de

collecter une quantité nettement significative de mati-

ère particulaire sur une surface conductrice positi-

vement chargée, ou, selon le cas, chargée selon la polarité opposée, cette surface étant constituée par un

des éléments qui engendrent un champ électrique ap-

pliqué au niveau de la zone de chauffage du four.

Du fait que le four et que le support du four sont reliés à la terre, il est possible d'utiliser une

plaque chargée ou une surface conductrice pour engen-

drer un champ électrique au niveau d'une zone de chauffage, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une seconde plaque conductrice. Un tel dispositif est représenté sur la figure 1, o une seule plaque 32 est fournie, sans que la seconde plaque 44 ne soit présente. La forme et la disposition du champ électrique est de préférence celle dans laquelle l'unique plaque positivement chargée entoure complètement le foyer 14, cette plaque ayant la forme d'une bague positivement

chargée. On peut voir un tel dispositif si l'on consi-

dère que la plaque 34 et la plaque 44 sont des vues en coupe d'une baguechargée qui entoure intégralement le

foyer 14.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé permettant de réduire une contami-

nation d'un bain de fusion, la fusion étant réalisée au moyen de sources de chaleur à haute intensité, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: - la fourniture d'une enceinte (10) dans laquelle la fusion est réalisée; - la fourniture d'une atmosphère inerte ou d'un vide à l'intérieur de l'enceinte (10); - l'application d'une chaleur à haute intensité à un métal (12) dans une zone de chauffage située à l'intérieur de l'enceinte (10); - la fourniture d'au moins une surface métallique (42) qui soit adjacente à la zone de chauffage dans l'enceinte (10); et l'application d'une charge sur au moins une surface métallique (42) de manière à créer un champ électrique dans la zone de chauffage afin de provoquer la collecte d'une quantité significative de matière particulaire et de vapeur qui proviennent de la zone de

chauffage.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que l'enceinte (10) est une enceinte de four.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface métallique (42) est chargée

positivement.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface métallique (42) est la surface

d'une plaque métallique.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a plus d'une surface métallique à

l'intérieur de l'enceinte (10).

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a plus d'une surface métallique & l'intérieur de l'enceinte (10), et en ce que ces surfaces métalliques sont portées à des tensions différentes.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a deux surfaces métalliques (42, 46) à

l'intérieur de l'enceinte (10).

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a deux surfaces métalliques (42, 46) à l'intérieur de l'enceinte (10), et en ce qu'elles sont

chargées selon des polarités opposées.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a deux surfaces métalliques (42, 46) à l'intérieur de l'enceinte (10), et en ce qu'une différence de potentiel de 5 à 80 kilovolts est établie

entre les deux surfaces métalliques.

10. Dispositif permettant la fusion de métaux qui présentent des points de fusion élevés, caractérisé en ce qu'il comporte: - une enceinte (10) contenant le métal (12), et un moyen permettant d'appliquer une chaleur à haute température à la surface du métal (12) selon un débit élevé qui génère une vapeur et une matière particulaire; - au moins une surface métallique (42) située à l'intérieur de l'enceinte (10), à proximité de la surface (12) au niveau de laquelle une chaleur à haute intensité est appliquée; et - un moyen (36) permettant d'imposer une charge sur la surface métallique (42) de manière à attirer un dépôt de matière particulaire sur la surface métallique

chargée (42).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il y a plus d'une surface

métallique chargée à l'intérieur de l'enceinte (10).

12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surface métallique (42) est la

surface d'une plaque métallique.

13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la charge de la surface

métallique (42) se situe entre 10 et 30 kV.

14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une charge allant de 5 à 80 kV est appliquée sur une plaque métallique (42) qui comporte une surface située à proximité de la surface (12) au niveau de laquelle une chaleur à haute intensité est

appliquée.