FR2648154A1 - METHOD AND DEVICE FOR DEGASSING AND MAINTAINING LOW HYDROGEN CONTENT IN LIQUID ALUMINUM ALLOYS DURING THEIR TRANSPORT INTO POCKETS - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE DEGAZAGE ET DE MAINTIEN D'UNE FAIBLE TENEUR ENMETHOD AND DEVICE FOR DEGASSING AND MAINTAINING A LOW CONTENT
HYDROGENE DANS LES ALLIAGES D'ALUMINIUM LIQUIDES AU COURS DE LEUR HYDROGEN IN LIQUID ALUMINUM ALLOYS DURING THEIR
TRANSPORT DANS DES POCHESTRANSPORT IN POCKETS
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de dégazage et de maintien d'une faible teneur en hydrogène dans les alliages The present invention relates to a method and a device for degassing and maintaining a low hydrogen content in alloys
d'aluminium liquides au cours de leur transport dans des poches. liquid aluminum during transport in pockets.
I] est connu de transporter des alliages d'aluminium à l'état liquide dans des poches métalliques fermées et revêtues intérieurement d'un matériau réfractaire du lieu o ils sont élaborés jusqu'à l'endroit o ils seront coulés dans des mou]es pbur donner des pièces de forme prédéterminée. Ces poches oct généra emen; une capacité de plusieurs tonnes et sont véhiculées par deux sur des camions. Le transpocrt dure parfois plusieurs heures au cours desquelles le méta. peut entrer en contact avec des traces d'eau provenant soit de l'atmosphère humide environnante qui pénètre dans ]es poches par l'inrerméd]aire de joints d'étanchéité défectueux, soit de garnissages réfractaires qui se sornt imprégnés d'humidité après vidange de la poche et qui ont été insuffisamment séchés avant remplissage soit encore de crasses qui s'accumulent au cours des cycles de transport dans It is known to transport aluminum alloys in the liquid state in closed metal pockets and internally coated with a refractory material from the place where they are made to where they will be cast in molds. to give pieces of predetermined shape. These pockets generally; a capacity of several tons and are transported by two on trucks. The transpocrt sometimes lasts several hours during which the meta. may come into contact with traces of water from either the surrounding humid atmosphere entering the pockets through the defective seal area or refractory lining which is wet-impregnated after draining of the bag and which have been insufficiently dried before filling is still dirt that accumulates during transport cycles in
les poches ma] nettoyées.my pockets cleaned.
Cette humidité a pour effet de produire un phénomène dit de gazage c'està-dire de réagir avec].'aluminium et de donner lieu à la formation d'hydrogène dissous dans le métal liquide à l'état de bulles gazeuses de dimensions relativement petites qui subsisteront dans la pièce sous forme This moisture has the effect of producing a so-called gassing phenomenon, ie reacting with aluminum and giving rise to the formation of dissolved hydrogen in the liquid metal in the form of relatively small gas bubbles. that will remain in the form room
de porosités.of porosities.
Or, l'homme de l'art sait qu'une teneur élevée en hydrogène dissout 25. détériore la santé métallurgique des pièces qui en sont issues et conduit en particulier à de faibles résistances à la fatigue mécanique et à des However, one skilled in the art knows that a high content of dissolved hydrogen 25. deteriorates the metallurgical health of the parts that come from it and leads in particular to low resistance to mechanical fatigue and
ductili.tés réduites.reduced ductility.
I1 est donc nécessaire dans le cas de l'élaboration de pièces nécessitant une bonne santé métallurgique de veiller à ce que le métal liquide ne soit It is therefore necessary in the case of the development of parts requiring good metallurgical health to ensure that the liquid metal is not
pas mis en contact avec l'humidité au cours de son transport. not brought into contact with moisture during transport.
Certes, des actions ont été entreprises pour éviter].a présence d'humidité Certainly, actions have been taken to avoid the presence of moisture.
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dans Jes poches. C'est ainsi qu'avant remplissage on a procédé à un séchage plus poussé de]'intérieur des poches et enlevé systématiquement les crasses. On a aussi réalisé des systèmes d'étanchéité très perfectionnés et créé une atmosphère non renouvelée d'argon au-dessus du métal. On n'est cependant pas parvenu à résoudre le problème de gazage. En effet, on a constaté qu'un métal ayant subi un dégazage très poussé avant remplissage, c'est-à-dire ayant une teneur en hydrogène inférieure à 0,12 ppm, pouvait de façon très aléatoire contenir après transport jusqu'à 0,3 in the pockets. Thus, before filling, further drying of the inside of the pockets was carried out and systematically removing the dirt. Highly advanced sealing systems have also been developed and created a non-renewed atmosphere of argon above the metal. However, the gassing problem has not been solved. Indeed, it has been found that a metal which has undergone very thorough degassing before filling, that is to say having a hydrogen content of less than 0.12 ppm, could very easily contain after transport to 0 3
à 0,5 ppm d'hydrogène.at 0.5 ppm hydrogen.
Ce gazage semble être plus fréquent en été sans qu'on puisse établir de corrélation entre la quantité d'hydrogène et].e degré hygrométrique de ] 'atmosphère., Face à ce problème, ia demanderesse a cherché et trouvé une solution qui consiste en un procédé de dégazage et de maintien d'une faible teneur en hydrogène dans les al.liages d'aluminium liquides au cours de leur transport dans Jes poches fermées, caractérisé en ce que J'on élimine l'hydrogène au fur et à mesure de sa formation en faisant circuler dans la poche un flux de gaz inerte vis à vis de l'aluminium suivant un débit This gassing seems to be more frequent in summer without any correlation being established between the quantity of hydrogen and the hygrometric degree of the atmosphere., Faced with this problem, the plaintiff has sought and found a solution which consists of a process for degassing and maintaining a low hydrogen content in liquid aluminum alloys during their transport in closed bags, characterized in that hydrogen is removed as its formation by circulating in the pocket a flow of inert gas with respect to aluminum following a flow rate
faible et contr8lé, puis on évacue ledit gaz hors de la poche. weak and controlled, and then said gas removed from the pocket.
Ainsi, l'invention consiste à introduire dans la poche un gaz inerte vis à vis de l'aluminium, c'est-à-dire qui ne soit pas susceptible par]ui-même Thus, the invention consists in introducing into the pocket an inert gas with respect to aluminum, that is to say which is not susceptible by itself.
de réagir avec l'aluminium. Ce peut être de préférence l'azote ou l'argon. to react with aluminum. It can be preferably nitrogen or argon.
I1 faut évidemment que ce gaz soit dépourvu d'humidité afin de ne pas être un véhicule du gazage. Ce gaz est amené à la poche et circule entre une entrée et une sortie suivant un débit faible et contr8lé. De préférence, ce débit est compris entre 0,02 et 0,2 Nm3 par tonne d'alliage et par heure, car un débit inférieur a un effet insuffisant sJr le dégazage It is obviously necessary that this gas is free of moisture so as not to be a gassing vehicle. This gas is fed to the bag and flows between an inlet and an outlet at a low and controlled flow rate. Preferably, this flow rate is between 0.02 and 0.2 Nm3 per ton of alloy per hour, because a lower flow rate has an insufficient effect on degassing.
tandis qu'un débit supérieur s'avère superflu.. while a higher flow is superfluous ..
Au cours de son passage dans]a poche, ce gaz pénètre dans le bain métallique mais on peut se limiter à un simple léchage de la surface car à cause des trépidations de la poche Jors de son transport il se produit un contact renouvelé entre Je gaz et le métal qui permet d'assurer un échange During its passage in] a pocket, this gas enters the metal bath but it can be limited to a simple licking of the surface because because of the vibrations of the pocket Jors of its transport there is a renewed contact between I gas and the metal that allows for an exchange
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quasi complet avec la masse de métal. almost complete with the mass of metal.
Dans ces conditions,]'hydrogêne susceptible de se former à cause de la présence aléatoire d'humidité est entraîné avec le flux de gaz et évacué vers l'extérieur. On maintient ainsi un taux de gazage relativement faible et en tout cas Under these conditions, the hydrogen likely to form due to the random presence of moisture is carried along with the gas flow and discharged to the outside. This maintains a relatively low gassing rate and in any case
compatible avec la qualité de métal souhaitée. compatible with the desired metal quality.
De plus, on a constaté également la possibilité d'améliorer pendant le In addition, there was also the possibility of improving during the
transport la qualité d'un métal imparfaitement dégazé au départ. transport the quality of an imperfectly degassed metal at the start.
Certes, la pratique du dégazage est connue dans les installations industrielles. Mais elle s'effectue dans des poches fixes en utilisant des débits beaucoup plus importants et en tout cas supérieurs à 0,5 Nm par Admittedly, the practice of degassing is known in industrial installations. But it is carried out in fixed pockets using much higher flow rates and in any case greater than 0.5 Nm per
tonne et par heure.ton and hour.
L'invention ccncerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé The invention also includes a device for implementing the method
décrit ci-dessus.described above.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une poche et d'au moins une bouteille de gaz sous pression reliées entre elles par un circuit comportant un détendeur et un debitmètre, ladite poche étant équipée à sa partie supérieure d'un système de fuite contrôlée du gaz. Ainsi, le dispositif selon]'invention résulte de la combinaison d'une poche et d'un système de distribution de.gaz comportant une source: la bouteille et des moyens d'assurer une circulation desdits gaz sous une pression relativement basse et suivant un débit.contrôlé et faible d'abord This device is characterized in that it consists of at least one bag and at least one bottle of pressurized gas interconnected by a circuit comprising an expander and a flow meter, said bag being equipped at its upper part with a controlled gas leakage system. Thus, the device according to the invention results from the combination of a pocket and a gas distribution system comprising a source: the bottle and means for ensuring a circulation of said gases under a relatively low pressure and following a flow.controlled and weak first
vers l'intérieur de la poche puis vers l'extérieur. inside the pocket and outwards.
La poche est d'un type identique à celui habituellement utilisé sur les véhicules routiers, c'est-à-dire une enveloppe en acier de forme généralement cylindrique ou cylindro-conique, garnie intérieurement d'un matériau réfractaire présentant une ouverture vers le haut sur laquelle est placé un couvercle relativement étanche. A cette poche est combinée au moins une bouteill]]e contenant un gaz sous pression qui peut être liquéfié ou comprimé et qui est fixé à la poche ou sur le bâti de fixation de cette The pocket is of a type identical to that usually used on road vehicles, that is to say a steel casing of generally cylindrical or cylindro-conical shape, lined internally with a refractory material having an opening upwards. on which is placed a relatively tight lid. This bag is combined with at least one bottle containing a pressurized gas which can be liquefied or compressed and which is attached to the bag or to the fixing frame of this bag.
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dernière. De cette bcutei]]e part un circuit comportant un détendeur permettant d'obtenir de préférence une pression de gaz de quelques centièmes de Pa, d'une soupape de sécurité permettant d'éviter toute surpression dans la poche et d'un débitmètre assurant le contr8le de débits de préférence compris entre 0,1 et 1 Nm3 par heure. Ce circuit est relié à la poche de différentes manières: - soit i] comprend un tube qui débouche dans la poche à travers le couvercle et dont]'extrémité se trouve à moins de 3 cm de la surface du méta].. Cette disposition permet d'assurer un léchage par le gaz du métal maintenu en agitation par les trépidations du véhicule; - soit, il comprend un tube qui p]onge dans le métal de sorte que le gaz barbote dans le métal et permet de suppléer à une éventuelle last. This circuit comprises a circuit comprising an expander making it possible to obtain a gas pressure of a few hundredths of a Pa, a safety valve to prevent any overpressure in the pocket and a flowmeter providing the pressure. Controlling flow rates preferably between 0.1 and 1 Nm3 per hour. This circuit is connected to the pocket in different ways: either i] comprises a tube which opens into the pocket through the lid and whose end is less than 3 cm from the surface of the meta]. to ensure licking by the gas of the metal kept agitated by the vibrations of the vehicle; - Or, it includes a tube which pgegege in the metal so that the gas bubbles in the metal and can provide for a possible
insuffisance d'agitation créée par les seu]es trépidations. insufficient agitation created by the only trepidations.
Mais, o. peut aussi placer un ou plusieurs bouchons poreux sur les parois But, o. can also place one or more porous plugs on the walls
latérales cu au fond de la poche et auxquels est relié ledit circuit. lateral or cu bottom of the pocket and which is connected said circuit.
De même, e circuit de gaz peut être aussi relié à un rotor à arbre creux tel que celui décrit dans le brevet français N 2512067 qui plonge dans le Similarly, the gas circuit can also be connected to a hollow shaft rotor such as that described in French Patent No. 2512067 which plunges into the
métal et assure une dispersion du gaz en son sein. metal and ensures a dispersion of the gas within it.
Quel que soit le type d'introduction de gaz, la poche est équipée d'un système de fuite contrôlée du gaz introduit et qui s'est éventuellement chargé en hydrogène. Ce système peut être par exemple une tuyauterie éventuellement calibrée que l'on peut aussi munir d'une vanne à ouverture réglable. Ce dispositif fonctionne de la façon suivante: dès que la poche a été remplie et dégazée au moyen des dispositifs classiques d'injection de gaz neutre à fort débit (lance ou rotor) on ouvre la -bouteille, règle le détendeur et le débitmètre pour obtenir la pression et le débit voulus. La quantité de gaz disponible a été préalablement déterminée en vue de maintenir le flux de gaz pendant toute].a durée du transport et du temps Whatever the type of gas introduction, the bag is equipped with a controlled leakage system of the introduced gas and which may have been loaded with hydrogen. This system may be for example an optionally calibrated piping that can also be provided with an adjustable opening valve. This device operates in the following way: as soon as the bag has been filled and degassed using conventional high-volume neutral gas injection devices (lance or rotor), the bottle is opened, the regulator and the flow meter are adjusted to obtain the desired pressure and flow rate. The amount of gas available has been previously determined in order to maintain the flow of gas throughout the duration of transport and time.
nécessaire à]'alimentation des installations de coulée. necessary to feed the casting plants.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la planche de dessins The invention will be better understood using the drawing board
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ci-jointe qui comprend une figure 1 représentant schématiquement vue en coupe la partie supérieure dune poche équJpée d'un tube qui débouche audessus du niveau du métal et une figure 2 suivant une même représentation d'une poche équipée d'un tube qui plonge dans l'alliage d'aluminium liquide. Plus précisément, sur la figure 1. on distingue la poche I contenant l'alliage d'aluminium liquide 2, fermée sur le dessus au moyen d'un couvercle 3 étanche. Le long de la paroi latérale de la poche est placée 1O une boutei]lle 4 d'argon comprimé reliée à la poche par un circuit 5 comportant un détendeur 6, un débitmètre 7, une tuyauterie 8 attached, which comprises a figure 1 schematically showing a sectional view of the upper part of a ladle equipped with a tube which opens above the level of the metal and a figure 2 following the same representation of a pocket equipped with a tube which plunges into the liquid aluminum alloy. More specifically, in Figure 1. there is the pocket I containing the liquid aluminum alloy 2, closed on the top by means of a tight cover 3. Along the side wall of the ladle is placed a compressed argon bottle 4 connected to the ladle by a circuit 5 comprising an expander 6, a flow meter 7, a pipe 8
d'introduction de gaz et une tuyauterie d'évacuation 9. gas introduction and exhaust piping 9.
Sur la figure 2 on retrouve les mêmes éléments que sur la figure 1. In Figure 2 we find the same elements as in Figure 1.
L'invention peu. être il ustrée à 'aide dés exemples d'application suivants: 'ivraisons d'alliages d'a]umniium- de mou.age contenant principalement du silicium comme élément d'addition ont été effectuées moitié dans des poches de l'art antérieur, moitié dans des pohes suivant l'invention, lesquelles étaient munies pour une moitié également d'un tube plongeur, les autres d'un tube débouchant dans]a poche à 2,5 cm de]a surface du métal. Ces poches contenaient chacune 6 tonnes de méta] et la durée du The invention little. It is contained in the following examples of the application: Alumina alloys of molten alloy containing mainly silicon as additive have been made half in prior art bags. half in pohes according to the invention, which were also half equipped with a plunger tube, the others with a tube opening into the bag at 2.5 cm from the surface of the metal. These pouches each contained 6 tons of meta] and the duration of the
transport était voisine de 5 heures. Transportation was close to 5 hours.
Avec les poches de 'art antérieur, on a constaté que 5% des livraisons étaient arrivées gazées, c'est-à-dire qu'elles contenaient plus de 0,3 ppm d'hydrogène. Par 'contre, dans les poches selon l'invention et dans lesquelles on With prior art pouches, it was found that 5% of deliveries were gassed, that is, they contained more than 0.3 ppm of hydrogen. On the other hand, in the pockets according to the invention and in which
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faisait circuler un flux d'argon suivant un débit de 0,15 Nm3.tonne heure -l et ce quel. que soit le type d'injection, aucune des- livraisons circulated a flow of argon at a rate of 0.15 Nm3on hour -l and what. whatever the type of injection, none of deliveries
n'est arrivée gazée,]a teneur en hydrogène étant inférieure à 0,15 ppm. has not been gassed, since the hydrogen content is less than 0.15 ppm.
Cette invention permet donc de réduire et d'éviter le gazage du métal au cours de son transport et de fournir aux utilisateurs un produit apte au This invention thus makes it possible to reduce and avoid gassing of the metal during its transport and to provide users with a product suitable for
moulage de pièces ayant une bonne santé métall]]urgique. molding of parts having good health urgent]] metall.].
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20090228 |