EP0275774B1 - Procédé de réalisation de boulets chrome-aluminium pour l'ajout de chrome dans des bains d'aluminium en fusion - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a process for producing chrome-aluminum balls for adding chromium to molten aluminum baths.
- each ball is formed of two heterogeneous components, namely on the one hand aluminum grains and on the other hand grains of chromium possibly alloyed, which exhibit different behaviors; in fact, the generally smaller particle size of the aluminum powder entering for a large part in the composition of the balls makes that part of this powder separates from the rest of the balls to float on the surface of the aluminum bath, to which this powder mixes poorly; in addition, the aluminum grains and the possibly alloyed chromium grains melt at different temperatures, so that their dissolution in the aluminum bath takes place under poor conditions.
- U.S. Patent No. 4,564,393 discloses another method is essentially distinguished from the method described by U.S. Patent No. 3,592,637 in that a flux is added to the mixture of aluminum powder and chromium powder, optionally alloyed , before compacting into balls; the balls made by this process exhibit heterogeneity similar to that of the balls manufactured according to the teachings of U.S. Patent No. 3,592,637, with the same effect, and furthermore have the disadvantage of being more expensive because of the addition of the flow.
- the object of the present invention is to remedy these drawbacks, by proposing a process making it possible to economically produce balls having a precise chromium and aluminum content, with a homogeneity conducive to dissolution under the best conditions when incorporated into a molten aluminum bath.
- the balls resulting from the compacting of the powder thus obtained have all or at least most of their aluminum content in the form of chromium-aluminum alloy grains, having a homogeneous content of these two components and consequently melting at temperatures identical, which we note that they are lower than those of aluminum or chromium considered separately, so that the dissolution of the balls takes place under particularly favorable conditions; the possible addition of finely divided aluminum only intervenes as an adjustment of the aluminum content, in proportions which can be reduced to less than 5% of the weight of crude powder and for example less than 2% or of the order of approximately 2% of the weight of raw powder, thanks to a careful production of the chromium-aluminum alloy, which makes the disadvantages inherent in the presence of aluminum in the form of metallic powder practically negligible, namely the heterogeneity of melting temperature and the risk of flotation of this powder.
- a binder which is advantageously a carbon-based binder such as bakelite, which binder is added in sufficiently small proportions so as not to have any influence on the behavior of the balls when 'they are immersed in a bath of molten aluminum; naturally, the compaction process is chosen by the skilled person according to the absence of binder or the presence of binder, as well as the nature of the binder.
- the alloy thus produced is then finely ground into a crude powder having a particle size advantageously between approximately 0.250 mm and approximately 0.053 mm, and this crude powder or else the alloy itself is analyzed in order to determine the content of the crude powder and of the alloy by weight of chromium and by weight of aluminum.
- the content of the raw powder or of the alloy by weight of aluminum is less than the 25% sought, an aluminum contribution is made in finely divided form to adjust to the required 25% the aluminum content, and to the required 75% the chromium content; experience shows that, by a good mastery of the aluminothermic technique used to make the alloy of chromium and aluminum, the contribution of aluminum in the form of finely divided aluminum powder can be reduced to 2% about or less than 2%, by weight, of the weight of chromium-aluminum alloy powder; the finely divided aluminum thus optionally added to the raw powder advantageously has a particle size less than 420 ⁇ m, with a proportion of aluminum powder with a particle size less than 53 ⁇ m not exceeding 15% of the total weight of aluminum thus optionally added .
- This powder advantageously has a density of the order of 2.5 ⁇ 0.2.
- bakelite is added to this powder, at a rate of approximately 2 ° / 00 by weight of bakelite relative to the weight of the powder containing 25% chromium and 75% aluminum, then the compacting under a pressure and a temperature easily determinable by a person skilled in the art, capable of imparting to the balls obtained by this compacting a density advantageously of the order of 5.6 ⁇ 0.2 and of causing the setting of the bakelite; the balls are then ready for use.
- a binder is preferred insofar as it makes it possible to avoid dusting of the cannonballs; experience has shown that the presence of a small quantity of aluminum in powder form, in the non-alloyed state, makes it possible to considerably reduce the quantity of binder required, and to make the presence of this binder without consequence on the aluminum bath; this quantity of aluminum in powder form, in the non-alloyed state, is for example of the order of 2%, by weight, of the weight of powder of chromium-aluminum alloy.
- the implementation of the method according to the invention is not limited to the production of balls containing 75% chromium and 25% aluminum, and this method can be applied with the same advantages for chromium contents. ranging from 70 to 80%, with the% aluminum complement.
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Description
- La présente invention concerne un procédé de réalisation de boulets chrome-aluminium pour l'ajout de chrome dans des bains d'aluminium en fusion.
-
- Selon un procédé connu, décrit par le brevet américain No 3 592 637, on réalise des boulets destines à l'ajout de chrome dans des bains d'aluminium en fusion par compactage d'une poudre que l'on obtient en mélangeant une quantité de l'ordre de 10% à 90% d'un matériau finement divisé formé de chrome ou d'un alliage de chrome, et environ 10 à 90% d'aluminium finement divisé, dont la présence sous cette forme est présentée, dans ce brevet américain, comme indispensable pour assurer la dissolution ultérieure des boulets dans le bain d'aluminium en fusion.
- Or, il apparaît que les boulets obtenus par ce procédé connu ne donnent pas entièrement satisfaction ; en effet, chaque boulet est formé de deux composants hétérogènes, à savoir d'une part des grains d'aluminium et d'autre part des grains de chrome éventuellement allié, lesquels présentent des comportements différents ; en effet, la granulométrie généralement plus faible de la poudre d'aluminium entrant pour une part importante dans la composition des boulets fait qu'une partie de cette poudre se sépare du reste des boulets pour venir flotter à la surface du bain d'aluminium, auquel cette poudre se mélange mal ; en outre, les grains d'aluminium et les grains de chrome éventuellement allié fondent à des températures différentes, si bien que leur dissolution dans le bain d'aluminium s'effectue dans de mauvaises conditions.
- Le brevet américain No 4 564 393 décrit un autre procédé se distinguant essentiellement du procédé décrit par le brevet américain No 3 592 637 par le fait qu'un flux est ajouté au mélange de poudre d'aluminium et de poudre de chrome éventuellement allié , avant compactage en boulets ; les boulets réalisés par ce procédé présentent une hétérogénéité comparable à celle des boulets fabriqués selon les enseignements du brevet américain No 3 592 637, avec les mêmes conséquences, et présentent en outre l'inconvénient d'être plus coûteux en raison de l'addition du flux.
- Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, en proposant un procédé permettant de réaliser économiquement des boulets présentant une teneur précise en chrome et en aluminium, avec une homogénéité propice à une dissolution dans les meilleures conditions lors de leur incorporation à un bain d'aluminium en fusion.
- A cet effet, la présente invention propose de réaliser la poudre contenant x% de chrome et y% d'aluminium, où x et y sont définis comme indiqués plus haut, par la succession des étapes consistant à :
- a) réaliser par fusion un alliage de Cr et Al contenant des teneurs en poids de Cr et d'Al approchant respectivement x par excès et y par défaut,
- b) broyer finement ledit alliage en une poudre brute et analyser les teneurs respectives dudit alliage ou de ladite poudre brute en poids de Cr et d'Al,
- c) si la teneur de l'alliage ou de la poudre brute en poids d'Al est inférieure à y, apporter à la poudre brute un complément d'Al finement divisé pour obtenir ladite poudre contenant x% de Cr et y% d'Al, ledit complément d'Al finement divisé correspondant à moins de 10% du poids de poudre brute.
- Les boulets résultant du compactage de la poudre ainsi obtenue présente la totalité ou au moins l'essentiel de leur teneur en aluminium sous forme de grains d'alliage chrome-aluminium, présentant une teneur homogène en ces deux composants et fondant par conséquent à des températures identiques, dont on remarque qu'elles sont inférieures à celles de l'aluminium ou du chrome considéré séparément, si bien que la dissolution des boulets s'effectue dans des conditions particulièrement favorables ; l'éventuel complément d'aluminium finement divisé n'intervient qu'à titre d'ajustement de la teneur en aluminium, dans des proportions qui peuvent être réduites à moins de 5% du poids de poudre brute et par exemple inférieures à 2% ou de l'ordre de 2% environ du poids de poudre brute, grâce à une réalisation soignée de l'alliage de chrome et d'aluminium, ce qui rend pratiquement négligeables les inconvénients inhérents à la présence d'aluminium sous forme de poudre métallique, à savoir l'hétérogénéité de température de fusion et le risque de flottation de cette poudre.
- Au contraire, l'éventuel complément de poudre d'aluminium contribue à la compacité des boulets, c'est-à-dire contribue à éviter une trop grande friabilité de ces derniers.
- A cet effet, on peut également ajouter à la poudre, avant compactage, un liant qui est avantageusement un liant carboné tel que la bakélite, lequel liant est ajouté dans des proportions suffisamment faibles pour ne pas avoir d'influence sur le comportement des boulets lorsqu'on les plonge dans un bain d'aluminium en fusion ; naturellement, le procédé de compactage est choisi par l'Homme du métier en fonction de l'absence de liant ou de la présence de liant, ainsi que de la nature du liant.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif.
- Dans cet exemple, on désire réaliser des boulets contenant 75% de chrome et 25% d'aluminium et, à cet effet, on commence par réaliser par fusion, par exemple par aluminothermie, un alliage de chrome et d'aluminium présentant des teneurs en poids de chrome et d'aluminium approchant respectivement 75% par excès et 25% par défaut.
- L'alliage ainsi réalisé est ensuite broyé finement en une poudre brute présentant une granulométrie comprise avantageusement entre 0,250 mm environ et 0,053 mm environ, et cette poudre brute ou bien l'alliage lui-même est analysé afin de déterminer la teneur de la poudre brute et de l'alliage en poids de chrome et en poids d'aluminium.
- Si ces teneurs correspondent respectivement aux 75% et 25% recherchés, aucune addition de poudre d'aluminium n'est nécessaire.
- Si, par contre, la teneur de la poudre brute ou de l'alliage en poids d'aluminium est inférieure aux 25% recherché, on réalise un apport d'aluminium sous forme finement divisée pour ajuster aux 25% requis la teneur en aluminium, et aux 75% requis la teneur en chrome ; l'expérience montre que, par une bonne maîtrise de la technique d'aluminothermie utilisée pour réaliser l'alliage de chrome et d'aluminium, l'apport d'aluminium sous forme de poudre d'aluminium finement divisé peut être réduit à 2% environ ou à moins de 2%, en poids, du poids de poudre d'alliage chrome-aluminium ; l'aluminium finement divisé ainsi éventuellement ajouté à la poudre brute présente avantageusement une granulométrie inférieure à 420µm, avec une proportion de poudre d'aluminium d'une granulométrie inférieure à 53µm n'excédant pas 15% du poids total d'aluminium ainsi éventuellement ajouté.
- Dans l'un et l'autre cas, on obtient ainsi une poudre contenant aussi précisément que possible 25% de chrome et 75% d'aluminium.
- Cette poudre présente avantageusement une densité de l'ordre de 2,5 ± 0,2.
- Ensuite, de préférence, on ajoute à cette poudre de la bakélite, à raison d'environ 2°/00 en poids de bakélite par rapport au poids de la poudre contenant 25% de chrome et 75% d'aluminium, puis on pratique le compactage sous une pression et une température aisément déterminables par un Homme du métier, propres à communiquer aux boulets obtenus par ce compactage une densité avantageusement de l'ordre de 5,6 ± 0,2 et à provoquer la prise de la bakélite ; les boulets sont ensuite prêts à l'usage.
- L'addition d'un liant est préférée dans la mesure où elle permet d'éviter un poudroiement des boulets ; l'expérience a montré que la présence d'une faible quantité d'aluminium sous forme de poudre, à l'état non allié, permet de réduire considérablement la quantité de liant nécessaire, et de rendre la présence de ce liant sans conséquence sur le bain d'aluminium ; cette quantité d'aluminium sous forme de poudre, à l'état non allié, est par exemple de l'ordre de 2%, en poids, du poids de poudre d'alliage chrome-aluminium.
- En variante, on peut cependant également se dispenser de tout liant en pratiquant un compactage approprié.
- Naturellement, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention n'est pas limitée à la réalisation de boulets contenant 75% de chrome et 25% d'aluminium, et ce procédé peut s'appliquer avec les mêmes avantages pour des teneurs en chrome allant de 70 à 80%, avec le complément % en aluminium.
- Dans chaque cas, on veille à éviter les inconvénients liés à la présence d'une trop grande quantité d'aluminium non allié sous forme de poudre en ajustant aussi précisément que possible les teneurs, en chrome et en aluminium, de l'alliage pour réduire aussi bas que possible en dessous de 10% le complément d'aluminium non allié ajouté sous forme de poudre à cet alliage ; de préférence, on respecte également dans chaque cas les granulométries et densités indiquées précédemment, actuellement considérées comme préférables bien que d'autres valeurs puissent également être choisies sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention.
Claims (12)
- Procédé de realisation de boulets contenant x% de Cr et y% d'Al où x et y sont des teneurs en poids répondant aux relations suivantes :
pour l'ajout de Cr dans des bains d'aluminium en fusion, par réalisation d'une poudre contenant x% de Cr et y% d'Al puis compactage de cette poudre en boulets, caractérisé en ce que l'on réalise ladite poudre par la succession des etapes consistant à :a) réaliser par fusion un alliage de Cr et Al contenant des teneurs en poids de Cr et d'Al approchant respectivement x par excès et y par defaut,b) broyer finement ledit alliage en une poudre brute et analyser les teneurs respectives dudit alliage ou de ladite poudre brute en poids de Cr et d'Al,c) si la teneur de l'alliage ou de la poudre brute en poids d'Al est inferieure à y, apporter à la poudre brute un complément d'aluminium finement divisé pour obtenir ladite poudre contenant x% de Cr et y% d'Al ledit complément d'aluminium finement divisé correspondant à moins de 10% du poids de poudre brute. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise par aluminothermie, lors de l'étape a, ledit alliage de Cr et Al.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on réalise ledit alliage de Cr et Al, lors de l'étape a), avec des teneurs en poids de Cr et Al approchant suffisamment x et y, respectivement, pour que ledit complément d'Al finement divisé corresponde à moins de 5% du poids de poudre brute.
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on réalise ledit alliage de Cr et Al, lors de l'étape a), avec des teneurs en poids de Cr et Al approchant suffisamment x et y, respectivement, pour que ledit complément d'Al finement divisé corresponde à environ 2% du poids de poudre brute.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poudre brute présente une granulométrie comprise entre 0,250 mm et 0,053 mm.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le complément d'aluminium finement divisé présente une granulométrie inférieure à 420 µm.
- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au plus 15% du poids du complément d'aluminium finement divisé présente une granulométrie inférieure à 53 µm.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la poudre contenant x% de Cr et y% d'Al présente une densité de l'ordre de 2,5 ± 0,2, et un boulet présente une densité de l'ordre de 5,6 ± 0,2.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on ajoute un liant à la poudre avant compactage.
- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le liant est un liant carboné.
- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le liant est de la bakélite.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le liant est ajouté à raison d'environ 2°/00 du poids de la poudre contenant x% de Cr et y% d'Al, avant compactage.
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