FR2815642A1

FR2815642A1 - Dispositif rotatif de dispersion de gaz pour le traitement d'un bain de metal liquide

Info

Publication number: FR2815642A1
Application number: FR0013468A
Authority: FR
Inventors: Marc Bertherat; Brun Pierre Le; Michel Allibert
Original assignee: Pechiney Rhenalu SAS
Current assignee: Constellium Issoire SAS
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2002-04-26
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: FR2815642B1; WO2002033137A1; JP2004511661A; RU2270876C2; CA2426268A1; ES2218458T3; AU2002210668A1; CN1469935A; US20040021257A1; NO20031762D0; EP1332235A1; EP1332235B1; NO20031762L; DE60102832D1; ATE264406T1; DE60102832T2

Abstract

L'invention pour objet un injecteur rotatif pour injecter du gaz (2) dans un métal liquide (3), ledit injecteur comprenant un arbre d'entraînement, des moyens de brassage, des moyens d'acheminement du gaz, des moyens d'émission (8, 9) du gaz (2), ledit injecteur étant caractérisé en ce que les moyens d'émission (8, 9) sont, en tout ou partie, constitués d'au moins un matériau mouillant au métal liquide (3), ledit matériau étant de préférence également substantiellement inerte audit métal liquide. L'invention permet d'augmenter de manière significative le rendement de dégazage lors du traitement d'un métal liquide, grâce à une plus grande dispersion du gaz de traitement.

Description

DISPOSITIF ROTATIF DE DISPERSION DE GAZ POUR LE
TRAITEMENT D'UN BAIN DE METAL LIQUIDE
Domaine de l'invention
L'invention concerne un dispositif rotatif de dispersion de gaz pour le traitement d'un bain de métal liquide, en particulier de l'aluminium, un alliage d'aluminium, du magnésium ou un alliage de magnésium. L'invention concerne plus particulièrement un injecteur rotatif (ou"rotor") destiné à la l'injection et à la dispersion d'au moins un gaz de traitement dans un métal à l'état liquide.

Etat de la technique L'aluminium liquide sortant des cuves d'électrolyse ou de fours de refusion contient des impuretés dissoutes ou en suspension. Les plus importantes de ces impuretés sont l'hydrogène, les éléments alcalins tels que sodium ou calcium et des oxydes, notamment des oxydes provenant de l'oxydation du métal en cours de traitement.

Afin d'éliminer ces impuretés néfastes pour les propriétés ultérieures du demiproduit, l'aluminium liquide est soumis à divers traitements d'élimination des impuretés. Le plus répandu de ces traitements, qui utilise une combinaison de réactions chimiques et de phénomènes de flotation, consiste à introduire dans le bain, sous forme de petites bulles, un gaz dit"de traitement", qui peut être inerte ou réactif. Par exemple, une bulle d'argon va entraîner avec elle à la surface du bain une inclusion solide en suspension et/ou capter, par diffusion, l'hydrogène dissous dans le métal liquide. De même un bulle de chlore va réagir avec le sodium contenu et donner un sel de sodium qui sera également transporté à la surface du bain. On utilise également des mélanges, tels que de l'argon pouvant contenir quelques pour-cent de gaz réactif du type chlore.

De tels traitements par action de gaz peuvent être effectués en discontinu dans un four ou dans un creuset (on parle alors d'un traitement"batch"). Les traitements sont le plus souvent effectués en continu entre le four et la machine de coulée dans une goulotte ou dans une cuve (ou"poche") de traitement du type de celle qui est schématiquement représentée dans la figure 1.

L'efficacité du traitement est maximum quand la surface d'échange entre le bain et le gaz est elle-même maximum. Ceci s'obtient en concevant le dispositif de dispersion de manière à obtenir de très petites bulles, à projeter ces bulles dans tout le volume de métal liquide (c'est-à-dire de façon à produire le moins de volume mort possible) et à créer des recirculations du bain lui-même pour que celui-ci vienne au contact des bulles (toujours afin d'obtenir le moins de volume mort possible).

Le gaz de traitement peut être dispersé de différentes manières dans le métal liquide.

Généralement, on utilise des dispositifs de dispersion statiques, tels que des cannes, ou, plus fréquemment, des dispositifs de dispersion rotatifs qui comprennent un ou plusieurs injecteurs rotatifs.

Un injecteur rotatif, ou"rotor", est typiquement composé d'un arbre d'entraînement creux par lequel arrive le gaz, d'orifices d'émission du gaz et de pales. Les pales servent à brasser le bain, à disperser le gaz dans celui-ci et, quelquefois, à scinder les bulles en bulles de plus petite dimension par effet de cisaillement. Les orifices sont en général situés à proximité des pales du rotor, par exemple entre celles-ci ou à leur extrémité. La demande internationale WO 98/05915 (correspondant au brevet américain US 6 060 013) décrit un injecteur rotatif de ce type.

La demande européenne EP 819 770 (équivalent au brevet américain US 5 904 894) décrit un injecteur rotatif dans lequel le gaz de traitement est injecté à l'aide d'un matériau poreux inerte vis-à-vis du métal liquide.

Or, la recherche de la plus grande efficacité du traitement par une agitation intense dans le volume du bain, qui se traduit par une agitation permanente en surface,

souvent appelée vagues de surface , qui peut entraîner des projections de bain par remontée de grosses bulles et par un phénomène de vortex autour de l'arbre d'entraînement, risque de provoquer un"regazage"du métal et de dégrader la qualité inclusionnaire par formation d'oxydes en surface et/ou par entraînement d'inclusions ou d'oxydes de la surface libre vers l'intérieur du métal liquide. On cherche donc à limiter autant que possible l'agitation de la surface libre du métal liquide.

En outre, le recours à une agitation importante du métal liquide conduit à l'utilisation de vitesses de rotation des injecteurs rotatifs qui se situent généralement entre 200 et
1000 tours/min, selon le type d'injecteur. De telles vitesses entraînent une usure importante des pièces mobiles du dispositif de dispersion de gaz.

Par ailleurs, les injecteurs rotatifs connus ne permettent pas de contrôler de manière satisfaisante le débit et la taille des bulles de gaz émises. Les injecteurs rotatifs comprenant des orifices d'émission qui présentent des risques de bouchage des orifices et d'évolution de la taille des orifices et des pales par érosion, ce qui modifie la qualité de la dispersion du gaz.

Dans les cas où les injecteurs rotatifs comprennent une matière poreuse pour disperser le gaz, les pores sont souvent trop gros. Par conséquent, d'une part, les bulles sont trop grosses, manquent d'efficacité, le gaz étant insuffisamment dispersé dans le métal liquide, et provoquent des remous de surface préjudiciables ; d'autre part, il est nécessaire de ne pas arrêter le passage du gaz dans les pores pour empêcher le métal liquide d'y pénétrer, en particulier pendant les périodes de repos entre deux coulées. Par contre, quand les pores sont trop petits, les bulles s'étalent et restent grosses et il est difficile d'introduire un débit de gaz élevé dans le métal liquide. Ainsi plusieurs procédés connus utilisant des diffuseurs poreux situés au fond des cuves ou des fours permettent au mieux d'obtenir des bulles de l'ordre de 30 à 50 mm de diamètre même avec des porosités très fines, par exemple inférieures à 1 mm environ.

La demanderesse a poursuivi ses efforts pour augmenter l'efficacité des dispositifs de traitement de métal liquide, notamment par un contrôle et une diminution du diamètre des bulles émises par un injecteur de gaz rotatif.

Objets de l'invention
L'invention pour objet un injecteur rotatif pour injecter du gaz, dit"gaz de traitement", dans un métal liquide comprenant un arbre d'entraînement, des moyens de brassage, des moyens d'acheminement du gaz et des moyens d'émission dudit gaz, et étant caractérisé en ce que les moyens d'émission sont, en tout ou partie, constitués d'au moins un matériau mouillant audit métal liquide, ledit matériau étant de préférence substantiellement inerte audit métal liquide.

L'invention a également pour objet un dispositif de dispersion rotatif comprenant au moins un injecteur rotatif selon l'invention.

L'invention a encore pour objet un dispositif de traitement d'un métal liquide, tel qu'une poche de dégazage, comprenant au moins un injecteur rotatif ou au moins un dispositif de dispersion rotatif selon l'invention.

L'invention a encore pour objet l'utilisation de l'injecteur selon l'invention pour le traitement d'un métal liquide, en batch ou en continu, notamment dans un four ou dans une goulotte.

L'invention a encore pour objet un procédé de traitement d'un métal liquide caractérisé en ce qu'on utilise au moins un injecteur rotatif selon l'invention.

Ledit métal peut être de l'aluminium ou un de ses alliages, ou du magnésium ou un de ses alliages.

Description des figures

La figure 1 illustre un dispositif de traitement de métal liquide typique utilisant un injecteur rotatif.

La figure 2 illustre le critère de mouillabilité au sens de la présente invention.

La figure 3 illustre quatre modes de réalisation de l'injecteur rotatif selon l'invention, vus en perspective.

La figure 4 illustre deux modes de réalisation de l'injecteur rotatif selon l'invention, vus dans l'axe de symétrie du côté de la partie destinée à être immergée dans le métal liquide.

La figure 5 illustre un mode de réalisation de l'injecteur rotatif selon l'invention, vu en coupe longitudinale, dans un plan de coupe passant par l'axe de symétrie et correspondant aux plans de coupe B-B de la figure 4.

La figure 6 illustre, en coupe longitudinale, dans un plan de coupe passant par l'axe de symétrie, deux modes de réalisation de l'injecteur rotatif de l'invention.

La figure 7 illustre, en coupe longitudinale, dans un plan de coupe passant par l'axe de symétrie, trois modes de réalisation de l'injecteur rotatif de l'invention.

Description détaillée de l'invention Tel qu'illustré à la figure 1, un dispositif de traitement de métal liquide (40) comprend typiquement une enceinte (41) munie de moyens d'entrée (42) du métal liquide"brut" (c'est-à-dire du métal liquide à traiter) (421), de moyens de sortie (43) du métal traité (431) et d'au moins un dispositif de dispersion rotatif (30). Les moyens d'entrée (42) et de sortie (43) sont généralement situés soit aux extrémités du dispositif, soit sur un seul et même côté.

Typiquement un dispositif de dispersion rotatif (30) comprend un injecteur rotatif (1), des moyens de mise en rotation (31) dudit injecteur, d'une source de gaz de traitement (32) et de conduits (33) entre ladite source (32) et l'injecteur (1). Le, ou chaque, injecteur rotatif (1) pénètre dans ladite enceinte (41) par l'intermédiaire d'une ouverture (44) qui est généralement munie de moyens d'étanchéité (45). L'enceinte de traitement (41) est généralement une cuve à un ou plusieurs compartiments (46, 47).

Selon l'invention, l'injecteur rotatif (1) pour injecter du gaz (2) dans un métal liquide (3), ledit injecteur comprenant un arbre d'entraînement (4), des moyens de brassage (5), des moyens d'acheminement du gaz (6,7, 11), des moyens d'émission (8,9) du gaz (2), ledit injecteur étant caractérisé en ce que les moyens d'émission (8,9) sont, en tout ou partie, constitués d'au moins un matériau mouillant au métal liquide (3).

De préférence, ledit matériau mouillant est substantiellement inerte audit métal liquide, c'est-à-dire qu'il a une durée de vie dans le métal liquide qui est suffisamment longue pour permettre une utilisation industrielle acceptable. Typiquement, un matériau est considéré comme étant substantiellement inerte au métal liquide lorsqu'il peut être immergé dans le métal liquide pendant une durée de l'ordre de 10 heures ou plus sans altération significative des propriétés de l'injecteur rotatif et sans pollution rédhibitoire du métal traité. Les céramiques remplissent généralement cette condition, notamment les céramiques à bases d'oxydes, de carbures, de nitrures, de borures et de leurs mélanges. Certains métaux réfractaires remplissent également cette condition, tels que le tungstène. Il est également possible d'obtenir une durée de vie satisfaisante en utilisant un matériau revêtu d'un produit inerte au métal liquide.

Au sens de la présente invention, un matériau est considéré comme étant non mouillant lorsque l'angle de mouillage que fait le métal liquide à son contact est inférieur à 90 (voir la figure 2). Quand le matériau est mouillable par le métal liquide (cas de la figure 2a), l'angle de mouillage (21) entre la tangente T à la bulle (20) à son point de contact avec le moyen d'émission (9) et la surface extérieure S du

moyen d'émission est inférieur à 90 . Dans ce cas, le métal, qui mouille alors bien le matériau à proximité de l'orifice d'émission (8), contrarie l'étalement de la bulle (20) et en limite le diamètre. Quand le matériau n'est pas mouillable par le métal liquide (cas de la figure 2b), l'angle de mouillage (21) est supérieur à 90 . Dans ce cas, le métal, qui a de la difficulté à mouiller le moyen d'émission, permet à la bulle de s'étaler.

Dans le cas de l'aluminium ou du magnésium ou de leurs alliages liquides, le matériau mouillable du diffuseur peut être choisi parmi certains métaux réfractaires substantiellement inertes vis-à-vis des dits métaux liquides, le molybdène (Mo), le tungstène (W), le vanadium (V), le titane (Ti), le chrome (Cr), le fer (Fe), les aciers,..., ou leurs alliages, ou parmi des céramiques comme le diborure de titane (TiB2), les nitrures (notamment les nitrures d'aluminium (tels que AIN) et les nitrures de bore (tels que BN)), les carbures (notamment les carbures d'aluminium (tels que A14C3) et les carbures de titane (tels que TiCl-x)),.... On peut noter à ce sujet que normalement le graphite ou l'alumine ne sont pas mouillables par ces métaux liquides. Le Zur02 et le SiC sont aussi des matériaux non mouillants de l'aluminium et de ses alliages. Le comportement mouillant d'un matériau dépend aussi de la rugosité et de l'état d'oxydation de sa surface.

Les moyens d'émission et de brassage, qui constituent la partie dite"active"de l'injecteur, sont généralement situés à l'extrémité dite"inférieure"de l'injecteur, c'est- à-dire l'extrémité de l'injecteur destiné à être immergée dans le métal liquide. L'injecteur est normalement destiné à être utilisé en position verticale, avec ladite partie inférieure placée vers le bas. La partie active comprend normalement au moins une surface inférieure (120,121, 122), au moins une surface supérieure (130, 131) et des surfaces latérales (140,141, 142).

Tel qu'illustré à la figure 5, les moyens d'acheminement (6,7, 11) comprennent typiquement un canal principal (6) dans l'arbre (4) de l'injecteur et au moins un canal secondaire (7) pour canaliser le gaz de traitement jusqu'aux moyens d'émission (8,9).

Le canal principal (6) est typiquement dans l'axe de symétrie dudit arbre.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, lesdits moyens d'émission comportent au moins un orifice d'émission (8) dudit gaz (2). Le diamètre de l'orifice (8) influence le diamètre de la bulle à obtenir. Afin d'obtenir de petites bulles, le diamètre de chaque orifice (8) est de préférence aussi petit que possible. En pratique, le diamètre se situe de préférence entre 0,5 et 5 mm, et de préférence encore entre 1 et 3 mm, ce qui permet de bien maîtriser la taille des orifices au moment de leur fabrication.

Pour des diamètres inférieurs à 0,5 mm, il est plus avantageux d'utiliser des matériaux poreux mouillants pour lesquels il est aisé de maîtriser le frittage et la formation des porosités. Dans ce cas, lesdits moyens d'émission comprennent un matériau poreux mouillant audit métal liquide (3), et de préférence également substantiellement inerte audit métal liquide (3), pour lequel le diamètre des pores ouverts émergeants à la surface dudit matériau poreux est de préférence inférieur à 0,5 mm.

Pour mieux contrôler le diamètre des bulles, il est important que la pression du gaz au niveau de l'orifice d'émission (8) et/ou des pores émergeants à la surface du moyen d'émission, à l'interface entre le métal et la surface du moyen d'émission (9), soit sensiblement constante quel que soit le débit de gaz, en particulier lors de la formation et du détachement de la bulle (20). Dans ce but, l'injecteur rotatif (1) peut également comprendre une cavité intermédiaire (11), typiquement entre le canal principal (6) et les canaux secondaires (7), qui joue le rôle de volume tampon. La cavité intermédiaire (11) a typiquement une forme cylindrique et les canaux secondaires (7) partent radialement celle-ci vers les moyens d'émission (8,9).

Les orifices d'émission (8) sont de préférence situés à proximité des pales (5) de l'injecteur, typiquement entre celles-ci (figures 3a et 3b) ou à l'extrémité de celles-ci (figure 3c et 3d). Des orifices d'émission peuvent être prévus à l'extrémité de l'injecteur ; par exemple, on peut prévoir un orifice dans la partie centrale de ladite surface inférieure (120) de l'injecteur. Le nombre d'orifices d'émission (8) peut être

différent du nombre de pales (5). Il est également possible de prévoir des orifices d'émission superposés. En pratique, on prévoit un orifice d'émission pour chaque pale.

Les orifices d'émission (8) émergent de préférence sur lesdites surfaces latérales (140,141, 142), par exemple sur la surface latérale externe (141) d'une des pales (5) ou sur la surface latérale (140) entre les pales. La position des orifices d'émission est de préférence telle qu'elle permet d'obtenir un cisaillement maximum des bulles lors de leur formation. Lorsque des orifices d'émission sont situés entre des pales, ils se situent de préférence à mi-hauteur de la surface latérale (140) correspondante ; lorsque des orifices d'émission sont situés sur des pales, ils peuvent se situer dans la moitié supérieure de la surface latérale externe (141) correspondante (c'est-à-dire dans la partie de ladite surface la plus près de l'arbre (4)). Les orifices d'émission émergent typiquement avec un angle par rapport la surface latérale qui est égal à environ 90 ; cet angle peut, dans certain cas, être différent de 90 , auquel cas l'axe des canaux secondaires (7) peut également former un angle par rapport à l'axe du canal principal qui est différent de 90 .

Les moyens de brassage (5) peuvent également être constitués, en tout ou partie, d'au moins un matériau mouillant audit métal liquide (3), et de préférence également substantiellement inerte audit métal liquide (3), lequel matériau peut être différent de celui utilisé pour les moyens d'émission (8,9). Les moyens de brassage comprennent typiquement des pales (5). Ces pales sont normalement de forme simple, telle qu'une forme de plaque. Les moyens de brassage peuvent également comprendre un moyen de dispersion complémentaire, tel qu'un disque (12) situé au-dessus des pales, typiquement en contact avec ceux-ci (tel qu'illustré aux figures 3a, 3c et 4a).

L'arbre d'entraînement (4) peut avantageusement être constitué, en tout ou partie, d'au moins un matériau mouillant audit métal liquide, et de préférence substantiellement inerte audit métal liquide, lequel matériau peut être différent de celui utilisé pour les moyens d'émission (8,9). En pratique, il suffit que la partie

dudit arbre destinée à être immergée dans le métal liquide, soit constituée, au moins en surface, dudit matériau mouillant.
Afin de faciliter la fabrication, l'entretien et la réparation, l'injecteur rotatif (1) selon l'invention peut être constitué de plusieurs pièces distinctes (4,5, 12,13, 14,90), tel qu'illustré à aux figures 6 et 7. Les pièces peuvent être constituées de matériaux différents. En particulier, l'injecteur rotatif peut comporter avantageusement un insert (90) comprenant lesdites moyens d'émission (8,9) et constitué dudit matériau mouillant, ce qui permet de le changer aisément en fonction du métal à traiter ou en cas de bris accidentel. La partie de l'injecteur destinée à être immergée dans le métal liquide peut être constituée d'une seule pièce.

A titre d'exemple non limitatif, illustré à la figure 6a, l'injecteur comprend les pièces suivantes : un arbre d'entraînement (4), un disque (12), des pales (5), un noyau central (13) et un corps d'assemblage (14). Le noyau central comprend une cavité intermédiaire (11), des canaux d'acheminement (7) et des orifices d'émission (8).

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 6b, l'injecteur comprend les pièces suivantes : un arbre d'entraînement (4), des pales (5) et un corps d'assemblage (14). Les pales comprennent des canaux d'acheminement (7), des orifices d'émission (8) et une cavité intermédiaire (11), ladite cavité étant généralement commune à toutes les pales et enfermée dans un noyau central (13) (non illustré). Dans ces deux modes de réalisation, le corps d'assemblage (14) comprend au moins un canal central (60) et des moyens de liaison (15a, 16a, 17a), typiquement un filetage, qui coopèrent avec des moyens de liaisons complémentaires (15b, 16b, 17b) des autres pièces (4,12, 13). Selon des variantes possibles de ces modes de réalisation, illustrées à la figure 7, le noyau central (13) et/ou les pales (5) sont munis d'inserts (90) amovibles.

Il est suffisant, selon l'invention, que seuls les moyens d'émission (9) soient en un matériau mouillant. Les essais de la demanderesse ont montré qu'il était particulièrement avantageux que les parties de l'injecteur qui sont immergées dans le métal liquide lors du traitement soient toutes en un matériau mouillant. Le même matériau peut être utilisé pour toutes ces parties. En effet, il a été remarqué que, dans

ce cas, les bulles émises par les orifices (8) qui sont attirées dans les pales et le long de l'arbre du rotor par un effet hydrodynamique ne restent pas emprisonnées et n'ont pas tendance à se fusionner pour former des bulles de grande taille, comme c'est le cas avec des matériaux non-mouillants. Lorsque l'injecteur est constitué de plusieurs pièces, les pièces de l'injecteur qui sont immergées dans le métal liquide lors du traitement sont de préférence toutes en un matériau mouillant. Le même matériau peut être utilisé pour toutes ces pièces.

L'injecteur peut être muni d'un anneau (10) pour permettre le couplage avec des moyens de mise en rotation (31).

L'axe de rotation de l'injecteur rotatif (1) se situe dans l'axe de symétrie de l'arbre d'entraînement (4).

L'injecteur rotatif (1) de l'invention peut être utilisé pour le traitement d'un métal liquide circulant dans une enceinte, tel qu'illustré à la figure 1, qui est typiquement une poche de traitement, ou dans une goulotte de circulation de métal liquide (non illustrée). Il peut également être utilisé pour le traitement en batch, par exemple dans un four. En d'autres termes, une poche de traitement, un four ou une goulotte peuvent être équipés d'injecteur rotatif selon l'invention en vue du traitement d'un métal liquide en continu ou par lots (traitement en batch).

Exemples Des essais ont été réalisés dans une cuve expérimentale de petite taille. La taille des bulles formées a été observée et déterminée à l'aide d'une caméra à rayons X. La méthode consiste à irradier le bain de métal liquide (3) dans lequel les bulles (20) sont émises à l'aide de rayons X, à visualiser les dites bulles après récupération de l'image par une caméra et à les mesurer après étalonnage de la chaîne d'acquisition.

Les essais ont été réalisés avec des injecteurs rotatifs comparables à ceux illustrés à la figure 3. Dans un cas, représentatif de l'art antérieur, les pales et les moyens

d'émission étaient en graphite ; dans un autre cas, représentatif de l'invention, ils étaient en titane. Dans les deux cas, les orifices avaient un diamètre de 1 mm.

Dans ces essais, la demanderesse a constaté d'une part que, avec les injecteurs de l'art antérieur, les bulles avaient un diamètre moyen de l'ordre de 15 mm, une partie du gaz de traitement pouvait remonter le long du rotor et de l'arbre de l'injecteur et 20 % du gaz injecté n'était pas dispersé dans le métal liquide. La partie du gaz non dispersée est pratiquement inutile car elle ne contribue pas au traitement du métal liquide.

La demanderesse a constaté d'autre part que, avec les injecteurs selon l'invention, les bulles avaient un diamètre moyen de l'ordre de 6 mm et moins de 0,5 % du gaz injecté (limite de détection) n'était pas dispersé dans le métal liquide.

La demanderesse a en outre remarqué que, contrairement à l'art antérieur, les bulles émises par les orifices situées aux extrémités des pales n'ont pas tendance à former des poches de gaz entre les pales. Les bulles préservent dès lors leur petite taille, ce qui résulte en une plus grande efficacité de traitement que l'art antérieur.

La demanderesse a en effet noté que la taille des bulles n'est que partiellement contrôlée par la taille des orifices d'émission du gaz de traitement.

La demanderesse a également noté que l'injecteur selon l'invention évite la formation de poches de gaz sous l'injecteur qui pourraient provoquer des instabilités.

Ainsi, les rendements de dégazage obtenus avec des injecteurs selon l'invention sont nettement améliorés par rapport à ceux observés avec des injecteurs de l'art antérieur.

Avantages de l'invention L'injecteur rotatif selon l'invention présente l'avantage de permettre une réduction significative de la vitesse de rotation requise pour obtenir des bulles de petite taille

par effet de cisaillement. Avec un injecteur selon l'invention et pour un rendement équivalent à celui de l'art antérieur, la vitesse de rotation peut si situer entre 100 et
350 t/min, ce qui permet en outre de limiter l'agitation de surface du métal liquide et de réduire l'usure des pièces.

L'injecteur rotatif selon l'invention a également pour avantage de présenter des performances de traitement qui sont moins sensibles à l'usure éventuelle des pales de l'injecteur. En effet, selon l'invention, la taille des bulles de gaz est en très grande partie déterminée par les orifices d'émission, et en faible partie seulement par le mouvement de rotation des pales, lesquelles ont alors principalement pour fonctions de disperser les bulles dans le plus grand volume de bain possible et d'agiter celui-ci en vue, notamment, d'homogénéiser le traitement. Par conséquent, l'usure des pales dans le temps n'entraîne pas de dégradation rédhibitoire des performances de traitement de l'injecteur de l'invention.

L'orifice des moyens d'émission de l'injecteur selon l'invention peut être suffisamment petit pour éviter la pénétration de métal liquide.

Claims

REVENDICATIONS

1. Injecteur rotatif (1) pour injecter du gaz (2) dans un métal liquide (3) comprenant un arbre d'entraînement (4), des moyens de brassage (5), des moyens d'acheminement (6,7, 11) dudit gaz (2) et des moyens d'émission (8,9) du gaz (2), et caractérisé en ce que les moyens d'émission (8,9) sont, en tout ou partie, constitués d'au moins un matériau mouillant audit métal liquide (3).

2. Injecteur rotatif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau mouillant est également substantiellement inerte audit métal liquide (3).

3. Injecteur rotatif (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'émission comportent au moins un orifice d'émission (8) dudit gaz (2).

4. Injecteur rotatif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre dudit, ou de chaque, orifice (8) se situe de préférence entre 0,5 et 5 mm.

5. Injecteur rotatif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'émission comprennent un matériau poreux mouillant audit métal liquide (3).

6. Injecteur rotatif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre des pores ouverts émergeants à la surface dudit matériau poreux est inférieur à

0,5 mm.

7. Injecteur rotatif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un insert (90) comprenant lesdits moyens d'émission (8,9) et constitué dudit matériau mouillant.

8. Injecteur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de brassage (5) sont aussi constitués, en tout ou partie, d'au moins un matériau mouillant audit métal liquide.

9. Injecteur rotatif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit arbre d'entraînement (4) est aussi constitué, en tout ou partie, d'au moins un matériau mouillant audit métal liquide.

10. Injecteur rotatif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le ou chaque matériau mouillant est choisi dans le groupe comprenant le molybdène, le tungstène, le vanadium, le titane, le chrome, le fer, les aciers ou leurs alliages, et le diborure de titane, les nitrures d'aluminium, les nitrures de bore, les carbures d'aluminium et les carbures de titane.

11. Dispositif de dispersion rotatif (30) caractérisé en ce qu'il comprend au moins un injecteur rotatif selon l'une des revendications 1 à 10.

12. Dispositif de traitement d'un métal liquide (40) caractérisé en ce qu'il comprend au moins un injecteur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou au moins un dispositif de dispersion rotatif selon la revendication 11.

13. Poche de dégazage d'un métal liquide comprenant au moins un injecteur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou au moins un dispositif de dispersion rotatif selon la revendication 11.

14. Four comprenant au moins un injecteur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou au moins un dispositif de dispersion rotatif selon la revendication 11.

15. Goulotte munie d'au moins un injecteur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou au moins un dispositif de dispersion rotatif selon la revendication 11.

16. Utilisation d'un l'injecteur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à

10, d'un dispositif de dispersion rotatif selon la revendication 11, d'un dispositif

de traitement selon la revendication 12, d'une poche de dégazage selon la revendication 13, d'un four selon la revendication 14 ou d'une goulotte selon la revendication 15 pour le traitement d'un métal à l'état liquide.

17. Utilisation selon la revendication 16, caractérisée en ce que ledit métal est choisi parmi l'aluminium, les alliages d'aluminium, le magnésium et les alliages de magnésium.

18. Procédé de traitement d'un métal à l'état liquide, caractérisé en ce qu'on utilise au moins un injecteur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, au moins un dispositif de dispersion rotatif selon la revendication 11, au moins dispositif de dégazage selon la revendication 12, au moins une poche de dégazage selon la revendication 13, au moins un four selon la revendication 14 ou au moins une goulotte selon la revendication 15.

19. Procédé de traitement selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit métal est choisi parmi l'aluminium, les alliages d'aluminium, le magnésium et les alliages de magnésium.