DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif pour le dégazage d'une matière en fusion à l'aide d'émissions ultrasoniques.
Lors de la fusion d'une matière, et en particulier d'un métal, il est le plus souvent nécessaire d'éliminer des impuretés. Dans le cas de l'aluminium, par exemple, il est bien connu que l'aluminium en fusion, à la sortie du four, peut contenir des impuretés sous forme de métaux alcalins tels que le sodium et le lithium ainsi que de l'hydrogène et des inclusions étrangères de diverses sortes. La présence de ces impuretés dans l'aluminium revenu à la phase solide sous forme de pièces ou de blocs injectés ou moulés peut créer un manque d'homogénéité de la matière et altérer considérablement ses qualités physiques. Afin d'obtenir de la matière présentant les meilleures qualités physiques et une bonne homogénéité, il est indispensable de procéder à un traitement de dégazage dans le but d'éliminer les impuretés.
Plusieurs procédés de dégazage sont connus, qui éliminent totalement ou en partie les impuretés précitées. Ces procédés connus présentent tous plusieurs inconvénients, par le fait que la réaction chimique de dégazage est obtenue par l'introduction d'éléments chimiques extérieurs, et que cette réaction chimique de dégazage provoque des réactions secondaires qui créent des impuretés secondaires.
Il est alors indispensable de procéder à un traitement secondaire dans le but d'éliminer les impuretés secondaires. Un autre inconvénient de ces procédés connus consiste dans le fait que les réactions chimiques obtenues dégagent des fumées nocives qu'il est indispensable de traiter avant l'évacuation à l'air libre. De plus, ces procédés connus nécessitent un équipement volumineux et sont assez coûteux, et leur consommation d'énergie est très élevée.
On connaît également des dispositifs de laboratoires qui utilisent des émissions d'ultrasons pour obtenir le dégazage d'une matière en fusion. Toutefois, ces dispositifs sont restés expérimentaux et aucun d'eux ne permet de traiter des tonnes de métal en fusion tel qu'on doit le faire dans l'industrie.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, I'invention, telle qu'elle est caractérisée dans les revendications, concerne un dispositif pour le dégazage d'une matière en fusion à l'aide d'émissions ultrasoniques, comportant au moins un dispositif émettant des ultrasons monté solidaire d'un
canal de transfert de la matière en fusion reliant un four à une fon
derie et agencé de façon à permettre une diffusion des ultrasons dans
tout le volume d'un tronçon du canal de transfert.
L'avantage principal du dispositif de l'invention consiste en ce
que le dégazage obtenu permet d'éliminer complètement les impure
tés sans provoquer de réactions secondaires et sans dégager de fumées nocives. Il permet, par conséquent, de supprimer tout l'qui pement supplémentaire qui est normalement nécessaire pour le trai
tement de ces réactions secondaires. Le coût de l'installation est donc fortement réduit et l'équipement peu volumineux. La consommation d'énergie est également fortement réduite.
Un autre avantage important du dispositif selon l'invention réside dans le fait que l'émission d'ultrasons sur la matière en fusion modifie le grain de la matière et réduit fortement les inclusions résiduelles, ce qui facilite la coulée et les opérations de filtrage. Cette modification de grain permet d'obtenir une matière plus homogène et qui présente des qualités physiques supérieures.
Le dispositif de dégazage selon l'invention est utilisable, en particulier, pour le dégazage des métaux non ferreux en fusion et de l'aluminium ou de ses dérivés en fusion.
Selon un mode d'exécution préférentiel, le dispositif comporte des têtes ultrasoniques qui sont montées dans les parois et le fond d'un canal de transfert, lequel canal de transfert est destiné à l'écoulement de matière en fusion, par exemple de l'aluminium en fusion, entre un four et un équipement de fonderie. Cet agencement permet une bonne diffusion des ultrasons dans tout le volume du canal. Le canal de transfert peut également être connecté sur un canal de recirculation qui retourne la matière en fusion jusqu'au four, dans le cas où la fonderie n'est pas en action. Les têtes ultrasoniques peuvent être reliées à un générateur d'ultrasons réglable, ce qui permet de varier les émissions d'ultrasons selon les besoins.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit, donnée à titre d'exemple, et qui renvoie aux dessins sur lesquels:
la fig. 1 est une vue schématique de côté d'un exemple de dispositif selon l'invention;
la fig. 2 est une vue schématique de dessus du dispositif de la fig. 1;
la fig. 3 montre, en coupe, les têtes ultrasoniques montées dans le canal de transfert, et
la fig. 4 montre une vue de côté du canal de transfert équipé avec les têtes ultrasoniques.
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement une installation pour la fusion de l'aluminium utilisant le procédé de l'invention.
Cette installation comprend un canal de transfert 2 qui relie un four 1 à un équipement de fonderie 4. La matière en fusion 3 coule dans le canal de transfert 2 depuis le four 1 jusqu'à la fonderie 4. Le dispositif d'émissions d'ultrasons comporte une pluralité de têtes ultrasoniques 5 montées dans les parois 2' et le fond 2" du canal de transfert 2. Les têtes ultrasoniques 5 sont reliées par l'intermédiaire de câbles de connexion 7 à un générateur d'ultrasons réglable. La figure 2 montre en outre un canal de recirculation 8 qui permet le retour de la matière en fusion 3 jusque dans le four 1 lorsque l'équipement de fonderie 4 n'est pas en utilisation.
Comme le montrent les figures 3 et 4, les têtes ultrasoniques 5 sont montées en des emplacements fixes dans les parois latérales 2' et le fond 2" du canal de transfert 2. Elles peuvent être avancées et reculées pour tenir compte de l'usure.
Le principe de l'invention est basé sur l'émission d'ultrasons agissant sur la matière en fusion. Le nombre de têtes ultrasoniques et le positionnement de ces têtes dans le plan vertical, longitudinal et transversal, dans les parois du canal de transfert, ne sont pas déterminants pour le bon fonctionnement du procédé. On choisira toutefois le nombre et positionnement des têtes ultrasoniques en fonction des dimensions des canaux de transfert et des paramètres de coulées.
DESCRIPTION
The present invention relates to a device for degassing a molten material using ultrasonic emissions.
When melting a material, and in particular a metal, it is most often necessary to remove impurities. In the case of aluminum, for example, it is well known that molten aluminum, at the outlet of the furnace, can contain impurities in the form of alkali metals such as sodium and lithium as well as hydrogen and foreign inclusions of various kinds. The presence of these impurities in aluminum returned to the solid phase in the form of injected or molded parts or blocks can create a lack of homogeneity of the material and considerably alter its physical qualities. In order to obtain material having the best physical qualities and good homogeneity, it is essential to carry out a degassing treatment in order to remove the impurities.
Several degassing processes are known, which totally or partially eliminate the above-mentioned impurities. These known methods all have several drawbacks, in that the chemical degassing reaction is obtained by the introduction of external chemical elements, and that this chemical degassing reaction causes secondary reactions which create secondary impurities.
It is therefore essential to carry out a secondary treatment in order to remove the secondary impurities. Another disadvantage of these known methods consists in the fact that the chemical reactions obtained give off harmful fumes which it is essential to treat before evacuation to the open air. In addition, these known methods require bulky equipment and are quite expensive, and their energy consumption is very high.
Laboratory devices are also known which use ultrasound emissions to obtain the degassing of a molten material. However, these devices have remained experimental and none of them can handle tons of molten metal as it should be done in industry.
The present invention aims to remedy these drawbacks. To this end, the invention, as characterized in the claims, relates to a device for degassing a molten material using ultrasonic emissions, comprising at least one ultrasonic emitting device mounted integral with the 'a
transfer channel for molten material connecting an oven to a funnel
derie and arranged so as to allow diffusion of ultrasound in
the entire volume of a section of the transfer channel.
The main advantage of the device of the invention is that
that the degassing obtained makes it possible to completely remove the impurities
without causing side reactions and without producing harmful fumes. It therefore makes it possible to remove all the additional equipment which is normally necessary for the treatment.
of these side reactions. The cost of installation is therefore greatly reduced and the equipment not bulky. Energy consumption is also greatly reduced.
Another important advantage of the device according to the invention lies in the fact that the emission of ultrasound on the molten material modifies the grain of the material and greatly reduces the residual inclusions, which facilitates the casting and the filtering operations. This modification of grain makes it possible to obtain a more homogeneous material and which has superior physical qualities.
The degassing device according to the invention can be used, in particular, for degassing molten non-ferrous metals and aluminum or its molten derivatives.
According to a preferred embodiment, the device comprises ultrasonic heads which are mounted in the walls and the bottom of a transfer channel, which transfer channel is intended for the flow of molten material, for example from the molten aluminum, between an oven and foundry equipment. This arrangement allows good diffusion of ultrasound throughout the volume of the channel. The transfer channel can also be connected to a recirculation channel which returns the molten material to the furnace, in the event that the foundry is not in action. The ultrasonic heads can be connected to an adjustable ultrasonic generator, which allows the ultrasonic emissions to be varied as required.
The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given by way of example, and which refers to the drawings in which:
fig. 1 is a schematic side view of an example of a device according to the invention;
fig. 2 is a schematic top view of the device of FIG. 1;
fig. 3 shows, in section, the ultrasonic heads mounted in the transfer channel, and
fig. 4 shows a side view of the transfer channel equipped with the ultrasonic heads.
Figures 1 and 2 schematically represent an installation for melting aluminum using the method of the invention.
This installation includes a transfer channel 2 which connects a furnace 1 to a foundry equipment 4. The molten material 3 flows in the transfer channel 2 from the furnace 1 to the foundry 4. The emission device ultrasound comprises a plurality of ultrasonic heads 5 mounted in the walls 2 ′ and the bottom 2 ″ of the transfer channel 2. The ultrasonic heads 5 are connected via connection cables 7 to an adjustable ultrasonic generator. FIG. 2 further shows a recirculation channel 8 which allows the return of the molten material 3 to the furnace 1 when the foundry equipment 4 is not in use.
As shown in FIGS. 3 and 4, the ultrasonic heads 5 are mounted at fixed locations in the side walls 2 ′ and the bottom 2 ″ of the transfer channel 2. They can be advanced and moved back to take account of wear.
The principle of the invention is based on the emission of ultrasound acting on the molten material. The number of ultrasonic heads and the positioning of these heads in the vertical, longitudinal and transverse plane, in the walls of the transfer channel, are not decisive for the proper functioning of the process. However, the number and positioning of the ultrasonic heads will be chosen as a function of the dimensions of the transfer channels and of the casting parameters.