EP3980707A1 - Dispositif pour pieger l'hydrogene - Google Patents

Dispositif pour pieger l'hydrogene

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EP3980707A1
EP3980707A1 EP20740378.3A EP20740378A EP3980707A1 EP 3980707 A1 EP3980707 A1 EP 3980707A1 EP 20740378 A EP20740378 A EP 20740378A EP 3980707 A1 EP3980707 A1 EP 3980707A1
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EP
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liquid metal
gas
degassing
hydrogen
bath
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EP20740378.3A
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Jocelyn PRIGENT
Philippe Jarry
Pierre Le Brun
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Constellium Issoire SAS
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Constellium Issoire SAS
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00—Obtaining refractory metals
    • C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
    • C22B34/1295—Refining, melting, remelting, working up of titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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    • C22B21/00—Obtaining aluminium
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    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ

Definitions

  • the liquid metal can be aluminum or an aluminum alloy or iron or an iron alloy or titanium or a titanium alloy or magnesium or a magnesium alloy or any other metal or alloy that may contain dissolved hydrogen.
  • the trapping of the hydrogen can be done by physisorption or by chemisorption.
  • the material allowing the trapping of the hydrogen from the gas by physisorption is preferably an Ni-based material or any other material allowing the phenomenon of physisorption.
  • the material allowing the trapping of the hydrogen from the gas by chemisorption is preferably a compound
  • the chamber is configured to prevent the gas in circulation coming into contact with the gas. ambient atmosphere. This confinement can be obtained by the cowling 10 of the enclosure 1 or any other means making it possible to avoid bringing the circulating gas into contact with the external atmosphere 11.

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Abstract

Dispositif de dégazage de métal liquide comprenant une enceinte contenant un bain de métal liquide, un dispositif de circulation d'un gaz à travers une chambre de purification et en ce que la chambre de purification comprend un matériau getter configuré pour piéger le dihydrogène du gaz en circulation. Méthode de dégazage d'un bain de métal liquide pour réduire la concentration d'hydrogène du métal liquide comprenant les étapes suivantes a) Elaboration d'un bain de métal liquide, de préférence un alliage d'aluminium b) Mise en circulation d'un gaz, c) Echange d'hydrogène du gaz en circulation avec le métal liquide de sorte à ce l'hydrogène dissous dans le bain de métal liquide diffuse dans le gaz en circulation et enrichisse le gaz en circulation en dihydrogène, d) Purification du gaz en circulation enrichi en dihydrogène dans une chambre de purification comprenant un matériau getter configuré pour piéger le dihydrogène du gaz en circulation.

Description

DESCRIPTION
Titre : Dispositif pour piéger l'hydrogène
DOMAINE TECHNIQUE
Cette invention porte sur un dispositif permettant de réduire la quantité d'hydrogène dissous dans un bain de métal liquide en utilisant un piège à hydrogène. Elle dévoile aussi une méthode permettant de réduire la quantité d'hydrogène dissous dans un bain de métal liquide. Cette invention porte aussi sur l'utilisation d'un tel dispositif dans une installation de coulée de métal liquide, en particulier d'alliage d'aluminium.
ART ANTERIEUR
L'hydrogène est un gaz soluble dans les métaux, en particulier dans le fer, le titane et l'aluminium.
Dans l'aluminium, l'hydrogène est le seul gaz soluble. La concentration maximale d'hydrogène dissous diffère d'un ordre de grandeur entre l'aluminium liquide et l'aluminium solide. Ainsi, une trop grande quantité d'hydrogène dissous dans un alliage d'aluminium liquide entraîne la formation de porosité lors de la solidification.
Afin de réduire la quantité d'hydrogène dans le métal liquide, la coulée de métal se fait en général sous une atmosphère protectrice, par exemple sous argon, et/ou le métal liquide subit un dégazage en ligne pendant la coulée.
Ce procédé de dégazage consiste à injecter de l'argon sous forme de bulles dans le métal liquide. La phase gazeuse étant pauvre en dihydrogène, l'hydrogène présent dans le métal liquide tend à diffuser vers les bulles d'argon qui transportent ainsi l'hydrogène en dehors du métal selon le principe de la loi de Sievert. Selon le principe de la loi de Sievert, la solubilité d’un gaz diatomique dans un métal est proportionnelle à la racine carrée de la pression partielle de ce gaz à l’équilibre thermodynamique.
W09521273 dévoile un procédé consistant à introduire du métal en fusion dans un bac, tel que le bac prévu entre un four de fusion et une machine à couler, à fournir au moins un injecteur de gaz et à injecter un gaz dans le métal liquide pour former des bulles de gaz dans le métal tout en déplaçant le ou les injecteurs de façon mécanique afin de minimiser la taille des bulles et de maximiser la distribution du gaz dans le métal.
WO9934024 dévoile un autre type d'injecteur permettant de réaliser un même procédé et injecter du gaz dans un métal en fusion. Le procédé, bien que robuste et éprouvé, présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, il consomme de l'argon en grande quantité, plusieurs dizaines de mètres cubes par heure et par coulée. Il nécessite également une installation encombrante et coûteuse à entretenir (poche d'aluminium liquide, rotors d'injections, installation de gaz sous pression, ...). Enfin, le bullage d'argon brasse le métal ce qui génère la formation de crasses qui doivent être éliminées régulièrement sous peine de détériorer la qualité inclusionnaire du métal.
Ces problèmes posés par le dégazage par bullage de gaz inerte s'appliquent aussi au fer, au magnésium et au titane ainsi qu'aux alliages de fer, de magnésium et de titane.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'objet de l'invention propose un dispositif de dégazage et un procédé de dégazage permettant de réduire la quantité de gaz utilisé pour le dégazage du métal liquide.
Ce problème est résolu grâce à un dispositif de dégazage de métal liquide comprenant une enceinte contenant un bain de métal liquide, un dispositif de circulation d'un gaz à travers une chambre de purification. Le gaz en circulation et ledit bain de métal liquide sont en contact et forment une interface. Le bain de métal liquide est susceptible de contenir de l'hydrogène dissous. De manière préférée, l'enceinte est configurée pour éviter que le gaz en circulation ne se mélange avec l'atmosphère extérieure.
Le gaz en circulation est en contact avec le bain de métal liquide et forme une interface. A cette interface, un échange entre l'hydrogène présent dans le métal liquide et le gaz en circulation peut se produire : l'hydrogène dissous dans le bain de métal liquide diffuse à travers l'interface vers le gaz en circulation. Le gaz en circulation étant pauvre en dihydrogène, l'hydrogène présent dans le métal liquide tend à diffuser à travers l'interface vers le gaz qui s'enrichit alors en dihydrogène et transporte ainsi l'hydrogène en dehors du métal vers la chambre de purification.
De manière essentielle, la chambre de purification comprend un matériau getter configuré pour piéger le dihydrogène du gaz en circulation. La chambre de purification est un espace clos configuré pour permettre l'entrée du gaz en circulation, susceptible d'être enrichi en dihydrogène, ainsi que pour permettre la sortie du gaz en circulation après avoir interagi avec le matériau getter.
Il est avantageux que le dispositif de circulation présente des moyens de soufflage et/ou d'aspiration aptes à permettre un contact dudit gaz en circulation avec le bain de métal liquide. Dans le cadre de cette invention, le matériau getter permet de piéger de façon irréversible le dihydrogène dans des conditions normales de fonctionnement. Il est cependant possible de régénérer le matériau getter de telle sorte à renouveler ses capacités de piégeage, par exemple en le chauffant ou par toute autre manière adaptée.
Un matériau getter est un matériau comportant, de façon intrinsèque et/ou de par sa morphologie microscopique ou nanoscopique, des propriétés absorbantes et/ou adsorbantes vis-à-vis de molécules gazeuses, ici le dihydrogène, pouvant ainsi réaliser une pompe chimique de gaz lorsque celui-ci est disposé dans un environnement clos. La présence d'un matériau getter dans la chambre de purification permet de diminuer la concentration de dihydrogène dans le gaz contenu dans la chambre de purification et permettre ainsi une remise en circulation d'un gaz appauvri en dihydrogène.
Il est avantageux que le matériau getter soit un matériau permettant le piégeage du dihydrogène du gaz par physisorption qui est un mode particulier d'adsorption ou par chimisorption qui est un mode particulier d'absorption. Avantageusement, le matériau getter est un matériau permettant le piégeage du dihydrogène par hydruration, qui est un mode particulier de chimisorption. De manière préférée, le matériau permettant le piégeage du dihydrogène du gaz par physisorption est un matériau base Ni ou d'autres matériaux adaptés. De manière préférée, le matériau permettant le piégeage du dihydrogène du gaz par chimisorption est un composé intermétallique à base de zirconium, par exemple FeZr2, ou de magnésium ou d'yttrium ou de terres rares ou de titane ou d'autres matériaux adaptés.
Avantageusement, le matériau permettant le piégeage du dihydrogène du gaz par physisorption ou chimisorption est combiné à un catalyseur configuré pour décomposer le dihydrogène du gaz en un monomère hydrogène ; typiquement le palladium ou un oxyde de niobium peuvent être utilisés comme catalyseur.
De manière préférée, le gaz en circulation est en contact avec le bain de métal liquide par l'intermédiaire d'un échangeur, immergé dans le bain de métal liquide et apte à former une interface entre le bain de métal liquide et le gaz en circulation.
Il est avantageux que l'échangeur soit une céramique poreuse. De préférence une céramique à porosité ouverte. Cela permet au gaz en circulation de circuler au travers des pores. Dans le cas d'une céramique poreuse, l'interface entre le bain de métal liquide et le gaz en circulation correspond à l'aire des pores débouchant. On appelle « pore » un espace vide dans lequel le gaz peut circuler mais où le métal ne peut s'introduire. On appelle « porosité ouverte » une porosité telle que les vides forment un réseau et communiquent entre eux.
Dans un autre mode de réalisation, de manière préférée le gaz en circulation est en contact avec le bain de métal liquide par l'intermédiaire d'un injecteur immergé dans le bain de métal liquide et apte à former une interface entre le bain de métal liquide et le gaz en circulation. L'injecteur est apte à former des bulles de gaz au sein du bain de métal liquide. L'interface est de préférence de forme sphérique ou quasi sphérique.
En fonction du mode de réalisation de l'invention, l'interface entre le gaz en circulation et le bain de métal liquide peut être une surface libre ou une surface sphérique quasi sphérique ou une surface poreuse quelconque. On entend par surface libre la surface horizontale du bain de métal liquide. On entend par surface sphérique ou quasi sphérique, le cas où le gaz est introduit dans le métal liquide par l'intermédiaire d'un injecteur et se retrouve sous la forme de bulles de forme sphérique ou quasi sphérique.
Il est avantageux que gaz de circulation soit un gaz inerte, de préférence de l'Argon.
De préférence, l'enceinte est configurée pour éviter la mise en contact du gaz en circulation avec l'atmosphère extérieure. Ce confinement peut être obtenu par le capotage de l'enceinte ou tout autre moyen permettant d'éviter la mise en contact du gaz en circulation avec l'atmosphère extérieure.
Le métal liquide peut être de l'aluminium ou un alliage d'aluminium ou du fer ou un alliage de fer ou du titane ou un alliage de titane ou du magnésium ou un alliage de magnésium ou tout autre métal ou alliage pouvant contenir de l'hydrogène dissous.
L'invention porte aussi sur une méthode de dégazage de métal liquide pour réduire la concentration d'hydrogène du métal liquide. Cette méthode comprend l'utilisation d'un dispositif de dégazage selon l'invention. En particulier, la méthode de dégazage de métal liquide pour réduire la concentration d'hydrogène du métal liquide comprend les étapes suivantes :
a) Elaboration d'un bain de métal liquide, de préférence un alliage d'aluminium ou un alliage de fer ou un alliage de titane ou un alliage de magnésium ou tout autre métal ou alliage pouvant contenir de l'hydrogène dissous,
b) Mise en circulation d'un gaz dans le dispositif de dégazage, de préférence un gaz inerte, de préférence de l'argon de manière à ce que le gaz en circulation soit en contact avec le bain de métal liquide et forme une interface bain de métal liquide / gaz en circulation, c) Echange d'hydrogène entre le gaz en circulation et le métal liquide à travers l'interface bain de métal liquide / gaz en circulation de sorte que l'hydrogène dissous dans le bain de métal liquide diffuse dans le gaz en circulation et enrichisse le gaz en circulation en dihydrogène, d) Purification du gaz en circulation enrichi en dihydrogène dans une chambre de purification comprenant un matériau getter configuré pour piéger le dihydrogène du gaz en circulation.
De manière préférée, la mise en circulation du gaz à l'étape b est faite à l'aide de moyens de soufflage et/ou d'aspiration aptes à mettre en contact ledit gaz en circulation et le bain de métal liquide. Cela crée une interface bain de métal liquide /gaz en circulation.
Dans le cas où le gaz en circulation reste en surface du bain de métal liquide et n'est pas introduit à l'intérieur du bain de métal liquide, l'interface bain de métal liquide / gaz en circulation correspond à la surface libre du bain de métal liquide.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la mise en circulation du gaz à l'étape b est faite à travers un échangeur, de préférence en céramique poreuse, immergé dans le bain de métal liquide (2).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la mise en circulation du gaz à l'étape b est faite à un travers un injecteur.
L'invention porte aussi sur l'utilisation d'un dispositif de dégazage selon l'invention dans un dispositif de coulée, préférentiellement un dispositif de coulée d'alliage d'aluminium. De manière préférée, le dispositif de dégazage est implanté dans une poche de dégazage ou un chenal d'alimentation ou toute autre partie du dispositif de coulée contenant du métal liquide en circulation. Il est aussi avantageux d'utiliser le dispositif de dégazage dans un four, typiquement un four statique ou un four de maintien ou un four d'élaboration ou toute autre partie du dispositif de coulée contenant du métal liquide en attente d'être coulé. Par « en attente d'être coulé », on entend du métal liquide contenu dans un four ou une poche ou une partie du dispositif qui est contenu dans un four de façon statique avant d'être solidifié ; par exemple, du métal liquide élaboré dans un creuset, stocké dans le creuset avant d'être solidifié dans un moule.
FIGURES
[Fig. 1] La Figure 1 est une vue schématique du dispositif de l'invention selon un premier mode de réalisation où le gaz en circulation est en contact avec le bain de métal liquide, l'interface étant une surface libre du métal liquide. [Fig. 2] La Figure 2 est une vue schématique du dispositif de l'invention selon un deuxième mode de réalisation où le gaz en circulation est en contact avec le bain de métal liquide par l'intermédiaire d'un échangeur.
[Fig. 3] La Figure 3 est une vue schématique du dispositif de l'invention selon un troisième mode de réalisation dans lequel on utilise un injecteur de gaz au sein du métal liquide.
[Fig. 4] La Figure 4 est une vue schématique du dispositif de l'invention selon un quatrième mode de réalisation qui comprend conjointement le premier et le deuxième mode de réalisation.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La Figure 1 dévoile un premier mode de réalisation de l'invention. Il dévoile un dispositif de dégazage de métal liquide comprenant une enceinte 1 contenant un bain de métal liquide 2, un dispositif de circulation 4 d'un gaz qui passe à travers une chambre de purification 5. Le gaz, de préférence un gaz inerte, par exemple l'argon, est en contact avec le bain de métal liquide via une interface 3. Cette interface 3 est dans ce mode de réalisation une surface libre du métal liquide. Le gaz peut être injecté dans le dispositif de circulation 4 grâce à une arrivée de gaz. Un dispositif de vanne permet d'ouvrir ou fermer l'alimentation en gaz en fonction du besoin. Un système d'évent peut être aussi ajouté au dispositif. De la même façon un système de vanne permet d'évacuer le gaz en circulation si nécessaire (par exemple lors de la maintenance de la chambre de purification 5).
Un moyen de soufflage 9 peut être ajouté à la boucle de circulation 4 pour assurer un débit suffisant de gaz en contact avec l'interface 3. Il faut toutefois veiller à ce que ce débit ne soit pas trop élevé pour éviter un brassage trop important du métal liquide. Il est possible d'utiliser un dispositif d'aspiration 9' en complément ou à la place du moyen de soufflage 9.
Selon le principe de la Loi de Sievert, au niveau de l'interface 3, la quantité d'hydrogène dissous dans le métal liquide est en équilibre thermodynamique avec la pression partielle de gaz dihydrogène contenu dans le gaz. Ainsi, plus la pression partielle de gaz dihydrogène est faible, plus la concentration en hydrogène dissous dans le métal liquide diminue. Les installations de l'état de la technique utilisent une atmosphère inerte sans cesse renouvelée pour avoir la plus faible pression partielle en dihydrogène. L'objet de l'invention est de traiter en continu le gaz en circulation dans une chambre de purification en le mettant en contact avec un matériau getter configuré pour piéger le dihydrogène et diminuer ainsi la pression partielle en dihydrogène du gaz en circulation. De préférence, le gaz en circulation est en circuit fermé.
La chambre de purification 5 comprend un matériau getter 6 configuré pour piéger le dihydrogène du gaz en circulation.
Il existe des matériaux aptes à former des composés avec l'hydrogène et donc à piéger ce gaz sous forme solide, qu'on appellera par la suite « matériau getter » ou « getter ». Le piégeage du dihydrogène peut se faire par physisorption ou par chimisorption. Le matériau permettant le piégeage du dihydrogène du gaz par physisorption est de préférence un matériau base Ni ou tout autre matériau permettant le phénomène de physisorption. Le matériau permettant le piégeage du dihydrogène du gaz par chimisorption est de préférence un composé
intermétallique à base de zirconium, par exemple FeZr2, ou de magnésium ou d'yttrium ou de terres rares ou de titane ou tout autre matériau permettant le phénomène de chimisorption.
Afin d'accélérer le piégeage, il est préférable d'associer au matériau getter un catalyseur.
Le matériau getter peut être sensible à la présence d'oxygène et peut nécessiter l'utilisation d'un gaz de circulation inerte, de préférence de l'argon. De préférence, l'enceinte est configurée pour éviter la mise en contact du gaz en circulation avec l'atmosphère ambiante. Ce confinement peut être obtenu par le capotage 10 de l'enceinte 1 ou tout autre moyen permettant d'éviter la mise en contact du gaz en circulation avec l'atmosphère extérieure 11.
La figure 2 dévoile un deuxième mode de réalisation de l'invention. Comme dans le premier mode, il dévoile un dispositif de dégazage de métal liquide comprenant une enceinte 1 contenant un bain de métal liquide 2, un dispositif de circulation 4 d'un gaz qui passe à travers une chambre de purification 5. La chambre de purification 5 est du même type que celle décrite dans le premier mode de réalisation et peut utiliser les mêmes types de matériau getter. Il peut aussi être ajouté une arrivée de gaz et un système d'évent comme dans le premier mode de réalisation. Un moyen de soufflage 9 peut être ajouté à la boucle de circulation 4 pour fixer le débit de gaz en circulation.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif de circulation comprend un échangeur 7, immergé dans le bain de métal liquide 2. Le gaz est mis en contact avec le bain de métal liquide par l'intermédiaire de l'échangeur 7. Le gaz circule au sein de l'échangeur. L'échangeur est configuré pour permettre un contact entre le gaz en circulation et le bain de métal liquide. De manière préférée, l'échangeur est une céramique poreuse dont la géométrie des pores est adaptée pour éviter que le métal liquide ne pénètre à l'intérieur des pores de la céramique. Préférablement, la taille des pores est comprise entre 50 pm et 1 mm.
De manière préférée, il est intéressant de maximiser l'interface 3. Cela est possible en choisissant une géométrie d'échangeur avec la plus grande surface apparente. De préférence, l'échangeur est une mousse céramique en SiC.
La figure 3 dévoile un troisième mode de réalisation. Comme dans les premier et deuxième modes de réalisation, il dévoile un dispositif de dégazage de métal liquide comprenant une enceinte 1 contenant un bain de métal liquide 2, un dispositif de circulation 4 d'un gaz qui passe à travers une chambre de purification 5. La chambre de purification 5 est du même type que celle décrite dans le premier mode de réalisation et peut utiliser les mêmes types de matériau getter 6. Il peut aussi être ajouté une arrivée de gaz et un système d'évent comme dans le premier mode de réalisation. Un moyen de soufflage 9 et d'aspiration 9' peut être ajouté à la boucle de circulation 4 comme dans les deux autres modes de réalisation.
Dans ce troisième mode de réalisation, le dispositif de circulation 4 comprend un injecteur 8 qui permet un bullage du gaz de circulation au sein du métal liquide, de préférence un gaz inerte. Typiquement, le bullage s'effectue sur un même principe que les demandes
W09521273 ou WO9934024. Chaque bulle définit une interface ; cette interface est l'enveloppe de la bulle. L'interface présente une forme sphérique ou quasi sphérique. Chaque bulle est en contact avec le métal liquide et définit ainsi une interface. Dans ce cas, l'aire d'interface s'apparente à la somme des surfaces de bulles présentes au sein du métal liquide.
Cette interface est en contact avec le gaz de circulation. Par le fait du bullage et sur le principe de la Loi de Sievert, la teneur en hydrogène dissous du métal tend à diminuer. Les bulles remontant à la surface peuvent être ensuite aspirées par le moyen d'aspiration 9' pour être ensuite traitées dans la chambre de purification 5. De préférence, l'enceinte est configurée pour éviter la mise en contact du gaz en circulation avec l'atmosphère ambiante. Ce confinement peut être obtenu par le capotage 10 de l'enceinte 1 ou tout autre moyen permettant d'éviter la mise en contact du gaz en circulation avec l'atmosphère extérieure 11
Dans un mode préféré de l'invention, il est avantageux d'associer entre eux les différents modes de réalisation, deux à deux ou tous ensemble.
La Figure 4 dévoile un quatrième mode de réalisation qui associe le premier et le deuxième modes de réalisation. EXEMPLE
Afin d'étudier la cinétique d'échange entre le métal liquide et le gaz en circulation à travers un échangeur céramique (comme utilisé dans la configuration de la figure 2), il a été réalisé l'expérience suivante. 10 kg d'un alliage d'aluminium de type AG5, constitué de 5% de magnésium et 95% d'aluminium et 5 ppm de béryllium sont fondus dans un creuset en argile graphite à une température d'environ 700°C. On fait circuler un gaz argon de type industriel à un débit variable DAr sous une pression régulée de 1.2 bar grâce à un manomètre-détendeur au travers d'un échangeur immergé dans le métal liquide. L'échangeur est un matériau poreux en mousse céramique SiC. Deux géométries ont été testées ; un premier échangeur de dimension 50 x 50 X 25 mm développant une surface apparente d'échange de 87.5 cm2 et un deuxième échangeur de dimension 100 x 100 x 25 mm de surface apparente d'échange de 275 cm2. La mousse céramique SiC est percée pour faire entrer des tubes en acier inoxydable pour la circulation du gaz argon à l'intérieur du matériau poreux. Les tubes en acier inoxydable sont scellés dans le matériau poreux avec du ciment réfractaire. Des débitmètres sont disposés en entrée et sortie de l'échangeur afin de détecter une éventuelle fuite ou un éventuel bouchage.
Le dihydrogène extrait par le procédé et contenu dans le gaz en sortie d'échangeur est quantifié par un analyseur de type AMS 6420. La mesure est de type électrochimique et donne la fraction volumique de dihydrogène dans un mélange gazeux à pression ambiante. Il est alors possible d'en déduire le volume de dihydrogène extrait pendant un temps t selon l'expression :
[Math 1] Où CH2 est la fraction volumique de dihydrogène en % et DAr est le débit d'argon en normaux- litres /heure .
La quantité molaire de dihydrogène (nH2) extraite se déduit de la loi des gaz parfait selon la formule :
[Math 2] Où P est la pression et T est la température du flux d'argon, soit 1 bar et 20°C. R est la constante universelle des gaz parfaits 8.31 J. mol 1 .K 1.
Le Tableau 1 ci-dessous donne la quantité de dihydrogène évacuée en une heure par le poreux en fonction de la surface effective d'échange et du débit d'argon balayant l'intérieur du poreux. On constate ainsi que la quantité de dihydrogène extraite augmente avec la surface effective d'échange des poreux et avec le débit d'argon.
[Tableau 1]
Tableau 1 : Mesure de la quantité (mmol/h) d'hydrogène évacuée à la sortie de l'échangeur céramique immergé en fonction du débit d'argon injecté (l/h) et de la surface apparente de l'échangeur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de dégazage de métal liquide comprenant une enceinte (1) contenant un bain de métal liquide (2), un dispositif de circulation (4) d'un gaz à travers une chambre de purification (5), ledit gaz en circulation et ledit bain de métal liquide étant en contact et formant une interface (3, 3', 3"), caractérisé en ce que la chambre de purification (5) comprend un matériau getter (6) configuré pour piéger le dihydrogène du gaz en circulation.
2. Dispositif de dégazage de métal liquide selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif de circulation (4) présente des moyens de soufflage et/ou d'aspiration (9, 9') aptes à mettre en contact ledit gaz en circulation et le bain de métal liquide.
3. Dispositif de dégazage de métal liquide selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le matériau getter (6) est un matériau permettant le piégeage du dihydrogène du gaz par physisorption ou par-chimisorption.
4. Dispositif de dégazage de métal liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à
3 caractérisé en ce que le matériau getter (6) peut être régénéré, de telle sorte à renouveler ses capacités de piégeage.
5. Dispositif de dégazage de métal liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à
4 caractérisé en ce que le gaz en circulation est en contact avec le bain de métal liquide par l'intermédiaire d'un échangeur (7) immergé dans le bain de métal liquide (2) et apte à former une interface (3') entre le bain de métal liquide (2) et le gaz en circulation.
6. Dispositif de dégazage de métal liquide selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'échangeur (7) est une céramique poreuse (8).
7. Dispositif de dégazage de métal liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à
6 caractérisé en ce que le gaz de circulation est un gaz inerte, de préférence de l'Argon.
8. Dispositif de dégazage de métal liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à
7 caractérisé en ce que l'enceinte est configurée pour éviter la mise en contact du gaz en circulation avec l'atmosphère extérieure (11).
9. Dispositif de dégazage de métal liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à
8 caractérisé en ce que le métal liquide est un alliage d'aluminium.
10. Méthode de dégazage de métal liquide pour réduire la concentration d'hydrogène d'un métal liquide comprenant l'utilisation d'un dispositif de dégazage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
11. Méthode de dégazage de métal liquide pour réduire la concentration d'hydrogène du métal liquide selon la revendication 10 comprenant les étapes suivantes :
a) Elaboration d'un bain de métal liquide, de préférence un alliage d'aluminium ou un alliage de fer ou un alliage de titane ou tout autre métal ou alliage pouvant contenir de l'hydrogène dissous,
b) Mise en circulation d'un gaz dans le dispositif de dégazage, de préférence un gaz inerte, de préférence de l'argon de manière à ce que le gaz en circulation soit en contact avec le bain de métal liquide et forme une interface bain de métal liquide /gaz en circulation,
c) Echange d'hydrogène entre le gaz en circulation et le métal liquide à travers l'interface bain de métal liquide /gaz en circulation de sorte que l'hydrogène dissous dans le bain de métal liquide diffuse dans le gaz en circulation et enrichisse le gaz en circulation en dihydrogène,
d) Purification du gaz en circulation enrichi en dihydrogène dans une chambre de purification comprenant un matériau getter configuré pour piéger le dihydrogène du gaz en circulation.
12. Méthode de dégazage de métal liquide pour réduire la concentration d'hydrogène du métal liquide selon la revendication 11 caractérisée en ce que lors de l'étape b) la mise en circulation du gaz est faite à travers un échangeur (7), de préférence en céramique poreuse, immergé dans le bain de métal liquide (2).
13. Méthode de dégazage de métal liquide pour réduire la concentration d'hydrogène du métal liquide selon la revendication 11 caractérisée en ce que lors de l'étape b) la mise en circulation du gaz est faite à travers un injecteur (8) immergé dans le bain de métal liquide (2).
14. Utilisation d'un dispositif de dégazage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que le dispositif de dégazage est implanté dans un dispositif de coulée, préférentiellement un dispositif de coulée d'alliage d'aluminium.
15. Utilisation d'un dispositif de dégazage selon la revendication 14, caractérisée en ce que le dispositif de dégazage est implanté dans une poche de dégazage et/ou un chenal d'alimentation et/ou toute autre partie du dispositif de coulée contenant du métal liquide en circulation.
16. Utilisation d'un dispositif de dégazage selon la revendication 12 caractérisée en ce que le dispositif de dégazage est implanté dans un four ou toute autre partie du dispositif de coulée contenant du métal liquide en attente d'être coulé.
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