FR2620461A1 - Procede de raffinage d'alliages d'aluminium - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de raffinage d'alliages d'aluminium de leurs impuretés de fer, de titane et de zirconium. Selon l'invention, on effectue la fusion d'un alliage d'aluminium avec des additifs métalliques, à savoir du chrome et/ou du manganèse ainsi que du molybdène et/ou du tungstène et/ou du vanadium, les additifs métalliques indiqués sont alors utilisés en une quantité telle qu'elle permette d'assurer, dans le bain fondu, un rapport en poids (Mo et/ou W et/ou V + Cr et/ou Mn) : (Fe + Ti + Zr) égal à 0,2-2,0 et un rapport en poids (Mo et/ou W et/ou V) (Cr et/ou Mn) égal à 0,03-10; le bain fondu obtenu est refroidi à 590-700 degre(s)C et soumis à une filtration dans l'intervalle de température indiqué. L'invention s'applique notamment à la métallurgie des métaux non ferreux et à la construction des machines pour le raffinage des alliages d'aluminium.
Description
La présente invention concerne la métallurgie des métaux non ferreux, et
notamment les procédés de raffinage des alliages d'aluminium visant à les débarrasser des impuretés de fer, de titane et de zirconium. Ces impuretés passent dans les alliages d'aluminium en provenance de la matière première de départ, et en cas de concentrations élevées en celles- ci, les caractéristiques de service des alliages indiqués se voient altérées. (G.B. Stroganov "Vysokoprochnye liteinye aljuminievye splavy", 1985, Ed. "Metallurgia", (Moscou),
pages 124-133).
Les alliages d'aluminium après leur production sont utilisés dans l'industrie automobile, des tracteurs et des engins combinés pour la coulée de pièces de configuration compliquée telles que les pistons et les culasses des moteurs, des corps de pompes de haute pression. On connaît largement des procédés de raffinage des alliages d'aluminium par filtration sur une couche de tissu de verre (A.V. Kurdjumov et autres "Fljusovaya obrabotka i filtrovanie aljuminievykh rasplavov", 1980,
Ed. "Mietallurgia", (Moscou), page 172).
Les procédés connus permettent d'éliminer la mousse d'oxyde, les inclusions de carbure, mais, cependant ils n'assurent pratiquement pas l'élimination des impuretés néfastes dissoutes dans les alliages
d'aluminium (impuretés de fer, de titane, de zirconium).
En outre, l'élimination des impuretés par les procédés connus conduit à la réduction du rendement (de 15-20%) en
alliage d'aluminium après-la filtration.
On connait également un procédé de raffinage d'un alliage d'aluminiumsilicium à composition eutectique de ses impuretés de fer et de titane, consistant à réaliser la fusion de l'alliage d'aluminium-silicium avec des additifs de chrome et de
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manganèse, le refroidissement du bain de fusion obtenu à 590 -660 C et la filtration du bain de fusion refroidi da.s l'intervalle de température indiqué, le chrome et le manganèse étant alors utilisés en quantités telles que leur somme selon la masse se rapporte à la somme d'impuretés de fer et de titane selon la masse comme (0,2-1,1):1, le rapport en masse entre le chrome et le manganèse étant égal à (0,1-20):1 respectivement
(PCT/SU 86/00023).
Le procédé indiqué n'assure pas l'élimination efficace du fer et du titane de l'alliage (on élimine 42-60% de fer de sa quantité dans l'alliage et 70-90%7 de titane). De plus, ce procédé ne permet pas de raffiner
d'une façon efficace un alliage du zirconium.
Signalons que le procédé décrit ne peut être
utilisé que pour le raffinage d'un alliage d'aluminium-
-silicium à composition eutectique, étant donné que l'utilisation de ce procédé pour le raffinage des autres alliage d'aluminium n'est pas efficace, vu les pertes élevées d'aluminium lors de la filtration (résidus sur le filtre). En cas de raffinage par le procédé connu, la teneur résiduelle en chrome dans le bain de fusion aluminium-silicium après sa filtration (filtrat) atteint 0,7%' en poids et 0,65% en poids en manganèse, ce qui altère les propriétés de fonderie et mécaniques de l'alliage. On s'est proposé, dans le procédé de raffinage des alliages d'aluminium visant à les débarrasser des impuretés de fer, de titane et de zirconium, de selectionner des additifs métalliques admis au bain fondu et des rapports entre ces additifs et les impuretés néfastes oui permettraient d'éliminer plus efficacement les impuretés de fer, de titane et de zirconium, de réduire les pertes d'aluminium lors de la filtration, de diminuer la teneur résiduelle du filtrat en additifs métalliques cités et d'élargir l'assortiment des alliages
d'aluminium à raffine.r.
La solution consiste en ce qu'on propose un procédé de raffinage d'alliages d'aluminium de leurs impuretés de fer, de titane et de zirconium, comprenant la fusion de l'alliage d'aluminium avec un additif métallique, à savoir du chrome et/ou du manganèse, le refroidissement du bain fondu obtenu à 590-700 C et la filtration du bain fondu dans l'intervalle de température indiqué, et selon l'invention, la fusion de l'alliage d'aluminium avec le chrome et/ou le manganèse est efectuée en présence d'un additif formé d'au moins l'un des métaux: molybdène, tungstène, vanadium, les additifs métalliques indiqués étant pris en quantités permettant d'assurer, dans le bain fondu, avant sa filtration, un rapport en poids (.'c et/ou W et/ou V + Cr et/ou Mn): (Fe+Ti+Zr)-, égal à 0,2-2,0 et un rapport en poids
(.:o et/ou W et/ou V): (Cr et/ou Mn), égal-à 0,03-10.
2C Le procédé proposé permet d'éliminer d'une façon plus efficace les impuretés de fer, de titane et de zirconium (le fer est éliminé à 68-91%c de sa quantité dans l'alliage, le titane à 90-95% de sa quantité dans l'alliage le zirconium à 90-95% de sa quantité dans l'alliage), de réduire de 7 à 16,/. les pertes d'aluminium pendant la filtration, de diminuer la teneur résiduelle en additifs métalliques du filtrat (teneur résiduelle en chrome: 0,02-0,120' en poids, en manganèse 0,02-0,2% en poids, en molybdène: traces jusqu'à 0,04% en poids, en tungstène: traces jusqu'à 0,05%' en poids, en vanadium:
traces jusqu'à 0,08% en poids).
Le procédé proposé permet d'obtenir un large assortiment d'alliages d'aluminium de fonderie de haute qualité ayant des propriétés élevées de service (résistance à la traction limite: 200-350 Pa, dureté,
HP 90-140).
Le molybdène, le tungstène et le vanadium utilisés dans le procédé revendiqué à titre d'additifs métalliques exercent une action équivalente sur l'amélioration du raffinage des alliages d'aluminium de leurs impuretés néfastes. Vu que les propriétés des additifs métalliques sont proches, on peut les introduire tant ensemble que séparément. Le choix du tungstène et du vanadium est basé sur l'enveloppe-d (de construction non achevée). Ces additifs possèdent un grand pouvoir a=cepteur et forment des agglomérés résistants dont la composition renferme les impuretés néfastes qui restent sur le filtre après la filtration du bain fondu d'aluminium. Des hautes températures de fusion du molybdène, du tungstène et du vanadium contribuent à l'apparition des agglomérés au stade même de fusion de l'alliage d'aluminium avec les additifs métalliques et conditionnent une faible solubilité des agglomérés lors du refroidissement du bain fondu à la température de filtration (590-700 C). Tout ce qui vient d'être dit plus haut permet de réduire sensiblement la teneur résiduelle en impuretés néfastes de fer, de titane de zirconium du
bain fondu après son refroidissement.
Le chrome et le manganèse favorisent l'agrandissement des agglomérés et assurent leur stabilité. Comme il a été dit, les additifs métalliques sont utilisés en une quantité telle qu'elle permette d'assurer, dans le bain fondu, avant sa filtration, un rapport en poids (Mo et/ou W et/ou V + Cr et/ou Mn):
(Fe+Ti+Zr) égal à 0,2-2,0.
Il n'est pas avantageux d'utiliser les additifs métalliques en quantités, assurant le rapport en poids entre ces additifs et les impuretés indiquées, inférieures à 0,2, étant donné que, dans ce cas, une fixation incomplète des impuretés néfastes en agglomérés aura lieu. Cela conduit à une teneur résiduelle élevée en impuretés du filtrat, ce qui altère les propriétés de
fonderie et de service des alliages d'aluminium.
Il n'est pas rationnel d'utiliser les additifs métalliques en quantités, assurant le rapport en poids
entre ces additifs et les impuretés indiquées, supérieu-
res à 2,0, étant donné que cela réduit le rendement du bain fondu au stade de filtration sans amélioration de sa qualité et conduit à l'enchérissement de l'alliage raffiné. Il est indispensable d'utiliser les additifs métalliques en quantités permettant d'assurer, dans le bain fondu, avant sa filtration, un rapport en poids (Mo
et/ou W et/ou V): (Cr et/ou Mn) égal à 0,03-10.
Il n'est pas recommandé d'employer les additifs métalliques à un rapport en poids de moins de 0,03, car dans ce cas, le molybdène, le tungstène et le vanadium n'influent pas d'une façon sensible sur les conditions de formation des agglomérés dans le bain fondu et leur qualité est insuffisante pour une élimination efficace
des impuretés néfastes des alliages d'aluminium.
L'accroissement du rapport en poids indiqué à plus de 10 aboutit à une consommation élevée de métaux de haut prix (molybdène, tungstène, vanadium), sans augmentation de l'efficacité d'élimination des impuretés néfastes. A la suite du refroidissement du bain fondu d'aluminium audessous de 590 C et de la filtration du bain fondu refroidi au-dessous de 590 C, les pertes d'aluminium fondu après sa filtration augmentent brusquement. Lors du refroidissement du bain fondu d'aluminium à une température de plus de 700 C et de filtration du bain fondu refroidi à une température supérieure à 7000C, l'efficacité d'élimination des impureté néfastes des alliages d'aluminium se voit réduite. Le procédé de raffinage des alliages d'aluminium de leurs impuretés de fer, de titane et de
zirconium est réalisé comme suit.
Dans des fours chauffés au gaz ou à induction, on réalise la fusion d'une ligature à base d'aluminium contenant du chrome et/ou du manganèse ainsi qu'au moins
l'un des métaux, molybdène, tungstène ou vanadium.
Ensuite, on met en fusion la ligature et l'alliage d'aluminium dans un malaxeur ou au four à induction sous brassage. On utilise alors la ligature en une quantité assurant, dans le bain fondu obtenu, un rapport en poids (Mo et/ou W et/ou V + Cr et/ou Mn): (Fe + Ti + Zr) égal à 0,2-2, 0 et un rapport en poids (Mo
et/ou W et/ou V): (Cr et/ou Mn) égal à 0,03-10.
De plus, on peut réaliser le procédé proposé par fusion des additifs métalliques (chrome et/ou manganèse ainsi que molybdène et/ou tungstène et/ou vanadium) et de l'alliage d'aluminium sans préparation préalable de la ligature. On utilise alors les additifs métalliques en quantités permettant d'obtenir, dans le bain fondu, des valeurs des rapports en poids (Ilo et/ou W et/ou V + Cr et/ou Mn): (Fe+Ti+Zr) et (Mo et/ou W et/ou
V): (Cr et/ou Mn) dans les limites indiquées ci-dessus.
Le bain fondu obtenu est refroidi à une température de 590 à 700 C. Lors du refroidissement, il se dégage, du bain fondu, des agglomérés présentant des cristaux semi-liquides de structure organisée contenant
les impuretés néfastes (fer, titane, zirconium).
On soumet le bain fondu refroidi à une filtration à 590-700oC, à travers une couche de matériau
solide, par exemple de quartzite ou de tissu de verre.
Les impuretés néfastes (fer, titane, zirconium) sont fixées par les additifs métalliques (Cr et/ou Mn ainsi que Mo et/ou W et/ou V) en agglomérés et sédimentent sur le filtre. Le bain fondu (filtrat) débarrassé des
impuretés néfastes est admis au creuset.
On peut, par le procédé proposé, raffiner différents alliages d'aluminium, par exemple un alliage aluminium-silicium, un alliage aluminium-cuivre, un alliage aluminium-zinc, à différents rapports en poids
des constituants dans les alliages.
On coule, en alliage d'aluminium raffiné par
les méthodes connues, les ouvrages requis.
Les indices technico-économiques du procédé revendiqué de raffinage et du procédé de raffinage connu décrit dans la demande PCT/SU 86/00023, tels que le rendement en aluminium fondu au stade de filtration, la teneur en aluminium des résidus sur le filtre, le taux de raffinage des alliages d'aluminium de leurs impuretés néfastes telles que fer, titane et zirconium, la teneur résiduelle en additifs métalliques (chrome, manganèse, molybdène, tungstène, vanadium) du filtrat, sont
déterminés de façon suivante.
Le rendement en aluminium fondu au stade de filtration est déterminé comme le quotient de la division de la différence des poids d'aluminium fondu avant la filtration et du reste d'aluminium fondu sur le filtre après la filtration par le poids d'aluminium fondu avant
la filtration, exprimé en pour cent.
La teneur en aluminium des résidus sur le filtre est déterminée par une analyse chimique ou
spectrale d'une prise d'essai du résidu sur le filtre.
Le taux de raffinage des alliages d'aluminium de leurs impuretés néfastes (fer, titane, zirconium) est déterminé comme le quotient de la division de la différence entre la teneur en impuretés indiquées de l'aluminium en fusion avant et après la filtration par rapport à la teneur en impuretés indiquées de l'aluminium
en fusion avant la filtration, exprimé en pour cent.
On détermine la teneur résiduelle en additifs métalliques (chrome, manganèse, molybdène, tungstène, vanadium) du filtrat par analyse chimique ou spectrale
d'une prise d'essai du filtrat.
Afin de mieux comprendre l'invention, on donne ci-après des exemples concrets de réalisation. Les indices technico-économiques du procédé revendiqué (rendement en bain fondu d'aluminium au stade de filtration, teneur en aluminium du résidu sur le filtre, taux de raffinage des alliages d'aluminium), obtenus à la suite de sa réalisation selon les exemples 1-10, sont résumés au tableau donné après les exemples. Dans le même tableau sont représentées les données de la résistance mécanioue, de la dureté et de l'allongement relatif de l'alliage d'aluminium raffiné (ce dernier indice caractérise la plasticité de l'alliage). De plus, dans le même tableau, on donne à titre comparatif, les indices technicoéconomiques analogiques du procédé connu selon la demande PTC/SU 86/00023, obtenus lors de la réalisation selon les exemples 11 et 12 ainsi que les données sur la résistance mécanique, la dureté et
l'allongement relatif de l'alliage d'aluminium raffiné.
Exemple 1
On effectue le raffinage d'un alliage d'aluminium ayant la composition suivante, en poids: silicium:12,7%9, fer:1,2%, titane:0,4%, zirconium:0, 2%,
aluminium: complément à 100.
On prépare au préalable, dans un four à induction, une ligature constituée de, en poids: molybdène: 0,8/,, tungstène: 0,2/%, chrome: 1,2o, manganèse: 2,05%, aluminium: complément à 100. La fusion de la ligature s'effectue dans un intervalle de
température de 900 à 11000 C.
On place, dans un malaxeur, un alliage d'aluminium à raffiner ayant une température de 780 C et la ligature à 11000 C et on réalise leur fusion sous brassage. Le bain fondu obtenu a la composition suivante en poids: silicium: 11,6%, fer 1,1%, titane: 0,3, zirconium; 0,15', molybdène:O,08, tungstène:O,02%, chrome: 0,12%, manganèse: 0,25', aluminium: complément à O. Rapport en poids (Mo + W + Cr + Mln): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu indiqué: 0,27, rapport en poids (IMo +
W): (Cr + M.n): 0,31.
Le bain fondu obtenu est refroidi à 600 C. Lors du refroidissement du bain fondu s'en dégagent des agglomérés contenant les impuretés néfastes (fer, titane, zirconium). On filtre le bain fondu refroidi à 6000 C à la température indiquée à travers une couche de quartzite granulée. Les agglomérés contenant les impuretés
précipitent sur le filtre.
Le bain fondu d'aluminium raffiné (filtrat) arrive au creuset, la composition du bain indiqué étant la suivante, en poids: silicium: 11,1%, fer: 0,30, titane: 0,02,', zirconium: 0,01%, chrome: 0,025, manganèse: 0, 03%, molybdène et tungstène: traces,
aluminium: complément à 100.
Exemples 2
On réalise le raffinage d'un alliage d'aluminium de composition suivante, en poids: silicium: 11,8%, fer: 0,8%, titane: 0,45', zirconium: 0,2%,
aluminium: complément à 100.
On place, dans un malaxeur, l'alliage d'aluminium de la composition indiquée et ayant une température de 820 C et on le met en fusion avec les additifs matalliques, à savoir le molybdène et le chrome, sous brassage. Le bain fondu obtenu a la composition suivante, en poids: silicium: 11,8%, fer: 0,8,, titane: 0,4%, zirconium: 0,2%, molybdène: 0, 01%, chrome: 0,33%, aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (Mo+ Cr): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu indiqué est égal à 0,24
et le rapport en poids de Mo: Cr est de 0,03.
On refroidit le bain fondu obtenu à 610 C, ensuite on le soumet à une filtration à travers une
couche de tissu de verre à la température indiquée.
Le filtrat a la composition suivante, en poids: silicium: 11,5%', fer: 0, 25%, titane: 0,02%, zirconium: 0,01%, chrome: 0,025%, molybdène: traces, aluminium:
complément à 100.
*Exemple 3 On opère le raffinage d'un alliage d'aluminium de la composition suivant, en poids: silicium: 12,8%, fer: 2,2%, titane: 0,6o, zirconium: O,2,' aluminium:
complément à 100.
On prépare au préalable, au four à induction, une ligature refermant les constituants suivants, en poids: molybdène: 0,5%, vanadium: 1,5%, manganèse: 2,0%, aluminium: complément à 100. La fusion de la ligature se
fait à 950-1000 C.
On place l'alliage d'aluminium soumis au raffinage et à une température de 710 C et la ligature à 1000 C dans un malaxeur et on effectue la fusion sous brassage. Le bain fondu obtenu a la composition suivante, en poids: silicium: 11,5%, fer: 2,0,', titane: 0,5%,, zirconium: 0,1%', molybdène: 0,05%, vanadium: 0,15c,% manganèse: 0,2 ,, aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (Mo+V+Mn): (Fe+Ti+Zr) dans le bain fondu
indiqué est égal à 1 et celui de (No+V): Mn est de 0,15.
Le bain fondu obtenu est refroidi à 620 C. le bain fondu refroidi subit une filtration à la température indiquée, donnant un filtrat de la composition suivante, en poids: silicium: 11,2,, fer: 0,4,, titane: 0, 04c/ zirconium.: 0,01%, manganèse: 0,02%, molybdène et
vanadium: traces, aluminium: complément à 100.
Exemple 4
On réalise le raffinage d'un alliage d'aluminium ayant pour composition, en poids: silicium: 12,9%', fer: 2,0O., titane: 0,8%, zirconium: 0,3 ,
alu.i..-nium: complément à 100.
On prépare par fusion une ligature refermant les constituants suivants, en poids: molybdène: 2,0 , tungstène: 0,8 , vanadium: 2,2%, chrome: 0,5%, aluminium: complément à 100. On réalise la fusion de la ligature à
la température de 1100 C.
L'alliage d'aluminium soumis au raffinage et à une température de 670 C et la ligature à une température de 1100 C subissent la fusion dans un malaxeur sous brassage. Le bain fondu a pour composition, en poids: silicium: 11,70, fer: 1,8%, titane: 0,7%,, zirconium: 0,25%c., molybdène: 0,2%/, tungstène: 0,08%, vanadium: 0,22e,, chrome: 0,05%-, aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (I-o + W + V + Or): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu indiqué est de 0,2 et celui de (Ro + W
+ V): Cr est égal à 10.
On refroidit le bain fondu obtenu jusqu'à 645 C. On soumet le bain fondu à une filtration à la température indiquée et on obtient le filtrat de la composition suivante, en poids: silicium: 11,0%', fer: 0,157, titane: 0,0, 2', zirconium: 0,02%, molybdène: 0,04%, tungstène: traces, vanadium: 0, 06%, chrome: traces,
aluminium: complément à 100.
Exemple 5
On soumet au raffinage un alliage d'aluminium de la compoosition suivante, en poids: silicium: 24,9%, fer 1,1%, titane: 0,4, zirconium: 0,1%, aluminium: complément à 100. On place l'alliage d'aluminium de cette composition et ayant une température de 800 C dans un malaxeur et on met en fusion en présence d'additifs métalliques, notamment de tungstène, de chrome et de manganèse, sous brassage. Le bain fondu obtenu a la
composition suivante, en poids: silicium: 24,8,'.
fer: 1,1%, titane: 0,4o,', zirconium: 0,1%, tungstène: 0,4', chrome:O,2%, manganèse: 0,2%, aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (W + Cr + Mdn): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu est de 0,5 et celui de
tW:(Cr + Mln) est de 1.
Le bain fondu obtenu est refroidi G 700 C. On sôumet le bain fondu refroidi à une filtration à la température indiquée et on obtient un filtrat ayant pour coD osition, en poids: silicium: 21,2', fer: 0,2%, titane: 0,03/, zirconium: 0,010,, tungstène: 0,05%, chrome: 0,08%', manganèse: 0,04,', aluminium: complément
à 100.
Exemple 6
On réalise le raffinage d'un alliage d'alumi-
nium ayant pour composition, en poids: silicium: 7,0%, fer: 1,8%o, titane: 0,2%, zirconium 0,1 , aluminium
complément à 100.
L'alliage d'aluminium de la composition indi-
quée, à une température de 780 C, est placé dans un malaxeur et subit une fusion en présence d'additifs métalliques tels que le tungstène, le vanadium, le chrome
et le manganèse, sous brassage. Le bain fondu a pour com-
position, en poids: silicium: 7,0%, fer: 1,8%, titane: 0,2,, zirconiurm: 0,1,, tungstène: 0,050,, vanadium: 0,55%, chrome: 0,2%', manganèse: O,c, aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (W + V + Cr + 1Dn): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu indiqué est de 0,43, le rapport en poids (W + V):
(Cr + Mn) est de 2.
On refroidit le bain fondu à 640 C. On soumet le bain fondu refroidi à une filtration à la température indiquée, obtenant un filtrat de composition suivante, en poids: silicium 6,5%, fer: 0,2%, titane: 0,015%, zirconium: 0,01%,, tungstène: 0,01 ', vanadium: 0,08c, chrome: 0,045,, manganèse: 0,02%, aluminium: complément
à 100.
Exemple 7
On réalise le raffinage d'un alliage d'alumi-
niu.. ayant pour composition, en poids: silicium: 0,90, fer: 0,6%,, titane: 0,1%, zirconium: 0,1%, aluminioum
complément à 100.
L'alliage d'aluminium de la composition indiquée à la température de 780 C subit une fusion en présence d'additifs métalliques, à savoir du chrome et
du vanadium, sous brassage. le bain fondu obtenu ren-
ferme, en poids: silicium: 9,0%, fer: 0,6,o, titane: 0,11,-, zirconium: 0, 1%,, vanadium: 1,0%,, chrome; 0,6", aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (V + Cr): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu indiqué est
égal à 2 et le rapport en poids V + Cr est égal à 1,67.
Le bain fondu est refroidi à 630 C. Le bain fondu refroidi subit une filtration à la température indiquée, obtenant le filtrat de composition suivante, en poids: silicium: 7,5, , fer: 0,12%, titane: 0,01%, zirconium: 0,005', vanadium: 0,08%, chrome: 0,12%,
aluminium: complément à 100.
Exemple 8
On réalise le raffinage d'un alliage d'alu-
minium de la composition suivante, en poids: cuivre: 6,0%', fer: 2,6%, titane: 0,28%', zirconium: 0,15%, alum..inium: complément à 100. On prépare au préalable, au four à induction, une ligature renfermant les constituants suivants, en poids: molybdène: 1%, vanadium: 4%, chrome: 4%, manganèse: 2%, aluminium: complément à 100. La fusion
de la ligature est réalisée à 1100 C.
L'alliage d'aluminium soumis au raffinage à une température de 740 C et la ligature à 1100 C sont placés
dans un malaxeur o l'on effectue leur fusion sous bras-
sage. Le bain fondu obtenu a la composition suivante, en
poids: cuivre: 5,3t%, fer: 2,5%, titane: 0,2%, zirco-
niumr: 0,1%, molybdène: 0,1%, vanadium: 0,4% , chrome: 0,4%c, manganèse: 0,29%, aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (Mo+ V + Cr + Mn) : (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu indiqué est égal à 0,39 et celui de
(Mo + V): (Cr + Mn) à 0,83.
Le bain fondu obtenu est refroidi à 650 C. Le bain fondu refroidi subit une filtration à la température
indiquée. Il en résulte un filtrat ayant pour composi-
tion, en poids: cuivre: 4,8%,, fer: 0,4%, titane: 0,02%, zirconium: 0, 005%: molybdène: 0,005%, vanadium: 0,08%,, chrome: 0,1o%, manganèse: 0, 02%,
aluminium: complément à 100.
Exemple 9.
On effectue le raffinage d'un alliage d'alumi-
nium de la composition suivante, en poids: zinc: 8,0%, fer: 1,8,, titane: 0,5%, zirconium: 0,15',
aluminium: complément à 100.
On prépare au préalable, au four à induction, une ligature renfermant les constituants suivants, en poids: molybdène: 0,5%, tungstène: 0, 5',
vanadium: 2,0,, manganèse: 10,0%, aluminium: complé-
mernt à 100. On réalise la fusion de la ligature à une
température de 1100 C.
L'alliage d'aluminium soumis au raffinage, à une température de 700 C, et la ligature à celle de 1100 C sont placés dans un malaxeur dans lequel on effectue leur fusion sous brassage. Le bain fondu obtenu a la composition suivante, en poids: zinc: 6,5, fer: 1,5,, titane: 0,41%, zirconium: 0,1, molybdène: 0,05', tungstène: 0,05,%, vanadium: 0,2%, manganèse: 1,0%,0 aluminium: complément à 100. Le rapport en poids (1:0 + W + V + Mn): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu men- tionné est égal à 0,65, le rapport en poids
(r:o + W + V): In étant égal à: 0,3.
Le bain fondu est refroidi à 590 C. Le bain fondu refroidi subit une filtration à la température indiquée et on obtient un filtrat contenant, en poids: zinc-: 5,00', fer: 0,3%,, titane: 0,02%, zirconium: 0,005%, molybdène: traces, tungstène: traces, vanadium: 0,04%, manganèse: 0,2%, aluminium:
complément à 100.
Exemple 10
On réalise le raffinage d'un alliage d'alumi-
nium contenant, en poids: magnésium: 11,0%i, fer:
1,0%, titane: 0,20%, zirconium: 0,1%', aluminium: com-
plément à 100.
L'alliage d'aluminium de la composition indi-
quée, à un température de 700 C, est chargé dans un mala-
xeur o on le met en fusion sous brassage en présence d'additifs métalliques, notamment du tungstène et du manganèse. On obtient un bain fondu renfermant, en poids: magnésium: 11,0,%, fer: 1,0M, titane: 0,25, zirconiurm: 0,1, tungstène: 0,2/, manganèse: 0,6%, aluminium: complément à 100. Le rapport en poids ( + Mn): (Fe + Ti + Zr) dans le bain fondu indiqué est
égal à 0,6, celui de W: Mn à 0,33.
On refroidit le bain fondu à 620 C, ensuite il subit une filtration à la température indiquée. Le filtrat a la composition suivante, en poids:
magnésium: 10,3%5, fer: 0,15%, titane: 0,03%, zirco-
nium: 0,01%, tungstène: 0,03%,, manganèse: 0,2%, alu-
minium: complément à 100.
Exemple 11 (comparatif)
On effectue le raffinage d'un alliage d'alu-
minium.. dont la composition est décrite à l'exemple 2, par le procédé de la demande PCT/SU 86/00023. L'alliage d'alur.minium a la composition suivante, en poids: silicium: 11,8, fer: 0,8, titane: 0,4%, zirconium
0,2z, aluminium: complément à 100.
L'alliage d'aluminium de la composition indi-
quée, à la température de 750 C, est chargé dans un mala-
xeur o on le met en fusion en présence des ligatures Al-M1n et Al-Cr obtenues dans un four à induction et ayant des températures de 800 et de 820 C, respectivement. Les ligatures sont alors prises en quantités telles que la
somme du chrome et du manganèse, selon la masse, se rap-
porte à la somme d'impuretés de fer et de titane selon la masse, comme 0, 2: 1, le rapport en poids entre le chrome
et le manganèse étant égal à 0,1: 1.
A la suite de la fusion de l'alliage d'alumi-
nium avec le chrome et le manganèse, on obtient le bain fondu de composition suivante, en poids: silicium: 11, 5%I, fer: 0, 8%', titane: 0, 4%,', zirconium: 0,2%, chrome:
0,02%, manganèse: 0,22%, aluminium: complément à 100.
Le bain fondu obtenu est refroidi à 590 C,
ensuite il subit la filtration à la température indiquée.
Le flltrat obtenu renferme, en poids: sili-
cium: 11,3%, fer: 0,46%, titane: 0,12%,, zirconium: 0,15%, chrome: 0,01 , manganèse: 0,08%, aluminium:
complément à 100.
Exemple 12 (Comparatif) On réalise le raffinage d'un alliage d'alumi-
nium,, dont la composition est indiquée à l'exemple 4, par
* le procédé décrit dans la demande PCT/SU 86/00023.
L'alliage d'aluminium renferme, en poids: silicium: 12,9%, fer: 2,0:,, titane: 0,8%, zirconium: 0,3%,
aluminium: complément à 100.
L'alliage d'aluminium de la composition indiquée, à une température de 750 C, est chargé dans un
malaxeur o il subit une fusion avec les ligatures Al-
Cr et 1-Mn, obtenues au four à induction, et ayant des températures de 840 et de 880 C, respectivement. les ligatures sont alors prises en quantités telles que la
somme du chrome et du manganèse, selon la masse, se rap-
porte à la somme d'impuretés de fer et de titane, selon la masse, comme 0, 69: 1, le rapport en poids entre le
chrome et le manganèse étant égal à 0,5: 1.
Il en résulte un bain fondu renfermant, en poids: silicium: 12,2%, fer: 2, 0%, titane:0,8, zirconium: 0,33%, chrome: 0,69%, manganèse: 1,38%,'
aluminium: complément à 100.
On refroidit le bain fondu à 625 C, ensuite on
le soumet à une filtration à la température indiquée.
On obtient un filtrat ayant la composition suivante, en poids: silicium: 11,3%', fer: 0,37%, titane: 0,06%, zirconium: 0,2, chrome: 0,24
manganèse: 0,55%, aluminium: complément.à 100.
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/ t00/98 -utt Sp Is/11 aptiuewap el 9 n b i p u a A a a -a p a s o [ d uoweu uujias filJU(J' aP3 o[d -p upUa( _ __ _____ _ ___ _s_ ___ _ _, - _ _. __ Les indices technico-économiques des procédés revendiqué et connu illustrent les avantages du procédé revendiqué. En effet, à la suite du raffinage, par le procédé revendiqué (exemple 2), d'un alliage d'aluminium renfermant, en poids: silicium: 11,8%, fer: 0,8%, titane: 0, 4%', zirconium: 0,2%, aluminium: complément à , on obtient les avantages suivants en comparaison avec le procédé connu (exemple 11): 1. Une aug. mentation du rendement en bain fondu d'aluminium au stade de la filtration de 97,5 à 98,1%,
soit de 0,6'%.
2. Une réduction de la teneur en aluminium des
résidus sur le filtre de 64,3 à 49%,, soit de 15,3%.
3. Un accroissement du taux de raffinage de l'alliage d'aluminium de son fer de 42,5 à 68,7c,, soit de
26,2%.
4. Un accroissement du taux de raffinage de l'alliage d'aluminium de son titane de 70 à 95%, soit de
25..
5. Un accroissement du taux de raffinage de l'alliage d'aluminium de son zirconium de 25 à 95%, soit
de 70%,.
6. Une augmentation de la résistance mécanique limite de l'alliage d'aluminium, après le raffinage de
jusqu'à 200 IMPa, c'est-à-dire de 1,6 fois.
7. Une augmentation de la dureté (HB) de l'alliage d'aluminium, après le raffinage, de 60 à 90,
soit de 1,5 fois.
8. Une réduction de l'allongement relatif (plasticité) de l'alliage, après le raffinage, de 3,3 à
1,5%, soit de 2,2 fois.
De plus, outre les avantages indiqués, le pro-
.'< revendiqué permet de réduire la teneur résiduelle totale en additifs métalliques de l'alliage raffiné de
0,09 à 0,025%, en poids, soit de 3,6 fois.
Le raffinage, par exemple d'un alliage d'alu- n.inium contenant, en poids: silicium: 12,9 , fer, 2,0', titane: 0,8%, zirconium: 0,3', aluminium: complément à 100, par le procédé revendiqué (exemple 4) permet d'atteindre les avantages suivants en comparaison avec le procédé connu (exemple 12): 1. Une augmentation du rendement en bain fondu d'aluminium au stade de filtration de 98,0 à 98,2%, soit
de 0,2?5.
2. Une réduction de la teneur en aluminium des
résidus sur le filtre de 59,2 à 43%, soit de 16,2%.
3. Un accroissement du taux de raffinage de l'alliage d'aluminium, de son fer de 81,5 à 91,6%, soit
de 10,1%.
4. Une augmentation du taux de raffinage de l'alliage d'aluminium de son titane de 94 à 95,7%, soit
de 1,7'.
5. Une augmentation du taux de raffinage de l'alliage d'aluminium de son zirconium de 33,3 à 92,',
soit de 58,7%o.
* 6. Un accroissement de la résistance mécanique limite de l'alliage d'aluminium raffiné de 110 à 250 MPa,
soit de 2,2 fois.
7. Une augmentation de la dureté (HB) de l'al-
liage d'aluminium raffiné de 60 à 120, soit de 2 fois.
8. Une réduction de l'allongement relatif (plasticité) de l'alliage d'aluminium raffiné de 3,7 à
0,5%, soit de 7,4 fois.
e62046i
Outre les avantages indiqués, le procédé reven-
dicué permet de réduire la teneur résiduelle sommaire en
additifs métalliques de l'alliage raffiné de 0,79 à 0,1%,
soit de 7,9 fois.
Signalons que le procédé revendiqué peut être utilisé pour le raffinage d'alliages d'aluminium-silicium aussi bien de la composition-eutectique (exemples 1-4) que pré-eutectique (exemples 6,7) et post-eutectique (exemple 5). En outre', le procédé peut être utilisé avec succès pour le raffinage d'autres alliages d'aluminium tels que, par exemple, un alliage daluminium-cuivre (exemple 8), un alliage d'aluminium-zinc (exemple 9), un
alliage d'aluminium - magnésium (exemple 10).
Outre les avantages mentionnés, l'utilisation du procédê revendiqué permet de mettre en oeuvre les alliages secondaires d'aluminium contenant des impuretés
de fer, de titane et de zirconium.
On peut obtenir, par raffinage des alliages secondaires selon le procédé revendiqué, un large
assortiment d'allianes d'aluminium de haute qualité.
L'invention peut être utilisée dans la métal-
lurgie des métaux non ferreux et la construction de machines pour le raffinage des alliages d'aluminium de leurs impuretés de fer, de titane et de zirconium, les
alliages à raffiner pouvant être primaires ou secon-
daires.
Claims (1)
- REVENDICATIONProcédé de raffinage d'alliages d'aluminium deleurs impuretés de fer, de titane et de zirconium com-prenant la fusion de l'alliage d'aluminium avec un addi-tif métallique, notamment du chrome et/ou du manganèse, le refroidissement du bain fondu obtenu à 590-700 C et la filtration du bain fondu refroidi dans l'intervalle de température indiqué, caractérisé en ce qu'on réalise la fusion de l'alliage d'aluminium avec du chrome et/ou du manganèse en présence d'additifs au moins de l'un des métaux: molybdène, tungstène, vanadium, on utilise alors les additifs métalliques indiqués en une quantité telle qu'elle permette d'assurer, dans le bain fondu, avant sa filtration, un rapport en poids (Mo et/ou W et/ou V + Cr et/ou Mn): (Fe + Ti + Zr) égal à 0,2-2,0 et un rapport en poids (Mo et/ou W et/ou V): (Cr et/ou Mn) égal à0,03-10.
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