WO2024231618A1 - Method for preparing a metal alloy - Google Patents
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- G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma
Definitions
- TITLE Process for the preparation of a metallic alloy
- the present invention relates to a method for preparing a metal alloy allowing the use of metal waste.
- the method is particularly interesting for the manufacture of aluminum alloy having a final composition comprising at least one chemical element of interest different from aluminum from aluminum waste.
- a small amount of the molten metal bath is taken to form a test piece commonly called a "pawn", which is machined and prepared for laboratory analysis to determine if the composition of the molten metal bath is close to the expected composition of the aluminum alloy. If the composition is not close to that expected, then an adjustment of the composition can be made by adding new additives to the molten metal bath. Sometimes, when the composition is too far from the expected composition, the molten metal bath is drained from the furnace to start a new preparation process.
- An economically and environmentally advantageous solution for the supply of initial materials is to use scrap metal, and in the case of aluminium, aluminium waste. Indeed, the cost of purchasing aluminium waste is lower than the cost of producing pure aluminium, and reduces the CO2 footprint of manufacturing, and the reuse of waste allows aluminium waste to be disposed of.
- sources of supply of metal waste that can be used for recycling. Depending on the source of supply, the composition of the metal waste may be more or less known. It is also possible to classify the sources of supply between so-called controlled sources and so-called mixed sources.
- Controlled sources include aluminium waste whose composition is relatively known. For example, they correspond to waste from the transformation processes implemented by aluminium alloy manufacturers, such as plate feet or heads that are removed at the end of a casting process or cutting waste during the rolling stages. Controlled sources may also include waste produced by manufacturers of products made from aluminium (or "pre-consumer" scrap according to the dedicated Anglo-Saxon terminology). The particularity of all of this waste from controlled sources is that its composition generally corresponds to the composition of the alloy that was cast.
- Mixed sources include aluminium waste with a more disparate composition.
- this aluminium waste may, for example, correspond to aluminium waste that has been recovered following its use by the end user.
- this aluminium waste may correspond, for example, to waste from beverage containers also called UBC (Used Beverage Can according to the dedicated Anglo-Saxon terminology) or aluminium waste from the crushing of automobiles.
- this aluminium waste may correspond to waste of known composition but mixed with other waste of different types, called mixed metal waste.
- this may include mixed “pre-consumer” waste, or waste from casting processes that has been mixed.
- the particularity of all this mixed metal waste is that its composition is not constant depending on the source of supply. It can vary not only because it can come from different sources but also because there may be mixtures. This disparity in composition makes it difficult to use this waste in alloy production processes.
- the ISRI institute for "Institute of Scrap Recycling Industries” provides technical definitions of metal scrap in its ISRI Scrap Specifications Circular.
- the Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022 (edition 07/2022) section which can be consulted for example on the site http://www.scrap2.org/specs/, presents different types of variable aluminum scrap.
- the circular presents variable aluminum scrap called "Zorba” defined as crushed nonferrous scrap, which is mainly made up of aluminum.
- Zorba defined as crushed nonferrous scrap, which is mainly made up of aluminum.
- Zorba scrap can be better defined when its name is followed by a number, such as Zorba 90 which means that the material contains approximately 90% non-ferrous metals.
- Zorba is the result of typical, but not limited to, processing of automobile shredder residue (ASR) by known processes: first by ferrous separation in order to reduce or eliminate iron and/or large iron fasteners; after creating a mixed fraction of scrap and non-ferrous metals with a minimum iron content, the fraction can be separated in a non-ferrous metal separator, such as an eddy current separator. An eddy current separator separates the majority of non-ferrous metals from the other components. The result of this separation is a Zorba-type waste, a product of mixed non-ferrous metals.
- ASR automobile shredder residue
- Aluminum and magnesium are two specific components of Zorba produced by further processing virgin RBA to separate its components. Both aluminum and magnesium have commercial value – a value that increases if these metals are extracted from Zorba scrap.
- One such commercially valuable product is “Twitch,” which is an aluminum product derived from wet or dry separation of RBA, as defined by the Institute of Scrap Recycling Industries, Inc.
- Twitch scrap can be obtained from an automobile at the end of its useful life after it has been shredded.
- the material must be dry and contain no more than 1% free zinc, no more than 1% free magnesium and no more than 1% analytical iron.
- the material may not contain more than 2% total non-metallic materials, including no more than 1% rubber and plastic.
- mixed metal scrap in particular the use of mixed aluminium scrap, may pose a number of problems if they are reused in a preparation process. Indeed, when preparing a liquid aluminium bath for preparing an aluminium alloy belonging to a given series, it is necessary to maintain the content of certain given chemical elements within a particular content range. For example, it may be necessary to ensure at least the presence of a first chemical element within a given content range, defined by a non-zero minimum value and a maximum value, and to limit the presence of a second chemical element as much as possible.
- US6784429 discloses a method and equipment and an in-situ method for measuring in real time the properties of liquids, and in particular liquid metal.
- Document US9956609B1 discloses a method for using aluminum scrap that combines a solid-state analysis method for aluminum scrap mixtures to determine the composition of the mixture with continuous analysis of the liquid metal bath using a laser-induced plasma atomic emission spectrometry method, also known as "LIBS" for Laser Induced Breakdown Spectroscopy.
- LIBS laser-induced plasma atomic emission spectrometry method
- the present invention aims to propose a solution which responds to all or part of the aforementioned problems.
- This aim can be achieved by implementing a method for preparing a bath of liquid metal of a metal alloy having a chemical composition comprising at least one first element chosen from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a first content cl between a first target lower threshold Xlmin, and a first target upper threshold Xlmax ; and at least one second element selected from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a second content c2, lower than a second target upper threshold X2 max , the preparation method comprising: a) a provisioning step in which a quantity ml of variable metal waste is provided, said variable metal waste being characterized by an average charge content wl of said at least one first element between a first lower initial threshold
- the melting furnace can be a reverberatory furnace, a rotary furnace, an induction furnace, a chimney furnace or a sidewell furnace.
- continuous measurement of the composition by a LIBS method makes it possible to reduce the time required to obtain the composition of the liquid metal bath, which makes it possible to reduce the duration of the process, and therefore to reduce the energy consumption associated with the melting of metals.
- the charging step (b) in which all or part of said variable metal waste is introduced into a melting furnace is carried out continuously.
- the preparation process may further have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
- the dilution step (e) comprises the introduction of a quantity m4 of second defined metal waste into the melting furnace, said second defined metal waste being characterized by an average dilution content v2 of said first element between 0 and the first lower threshold.
- the dilution step (e) comprises the introduction of a quantity m4 of second defined metal waste into the melting furnace, said second waste defined metallic elements being characterized by an average dilution content v3 in said second element strictly lower than the second upper target threshold.
- the second content c2 is between 0 and the second target upper threshold X2 max .
- the second content c2 does not correspond to a target value centered between 0 and X2 max , however, it is possible that the second content c2 is substantially equal to X2 max /2.
- the first content cl is substantially equal to (Xl max - Xl min )/2.
- the melting furnace comprises a bath base, said bath base comprising liquid metal originating from a prior process, and/or first defined metal waste, and/or second defined metal waste, said bath base then forming at least part of the liquid metal bath.
- the bath foot is obtained by the fusion of first defined metal waste and/or second defined metal waste.
- Yl min > Xl max .
- the loading step (b) comprises a regulation step taking into account the dissolution kinetics of the elements XI and/or X2.
- the adjustment step (d) is implemented before the charging step (b).
- the loading step (b) is carried out before the dilution step (e).
- the measuring step (c) is implemented at any time, as soon as a bath of liquid metal is present in the melting furnace.
- the measuring step (c) is implemented by measuring the composition of the bath base, in particular when it is melted.
- the measuring step (c) is carried out several times during the preparation process.
- the measuring step (c) may be interrupted when metal is introduced into the melting furnace during an adjustment step (d) and/or during a dilution step (e).
- the measurement step (c) can then be implemented again following this introduction.
- the steps of loading (b), adjusting (d), and diluting (e) are implemented in any order.
- a quantity m3 of master alloys and addition metals containing said first element is introduced into the melting furnace.
- variable metal waste and/or the first defined metal waste, and/or the second defined metal waste are respectively variable aluminum waste, first defined aluminum waste and second defined aluminum waste.
- the liquid metal bath is an aluminum alloy of the 2XXX, 3XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 8XXX series.
- variable metal scrap is waste as defined by the ⁇ Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022.
- variable metal scrap is waste as defined by the ⁇ Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022, and at least one subheading selected from Magnesium, Zinc, and Aluminum, Mixed Metals or Red Metals.
- ISRI International Industrial Standard
- NF-2022 Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022, and at least one subheading selected from Magnesium, Zinc, and Aluminum, Mixed Metals or Red Metals.
- variable metal scrap is of the Twitch or Zorba type, as defined by the ⁇ Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022.
- Figure 1 is a schematic view of an example of the compositions of the alloys used in the preparation method according to one embodiment of the invention.
- FIG. 2 Figure 2 is a schematic view of certain steps of the preparation method according to one embodiment of the invention.
- Figure 3 is a schematic view of different contents of elements of interest in the example.
- Figure 4 is a schematic view of the measurement step of the LIBS preparation process according to the example.
- Figure 5 is a schematic view of the regulation stage during the charging stage.
- the invention relates to a method for preparing a liquid metal bath 10 of a metal alloy having a chemical composition comprising at least one first element XI selected from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a first content cl comprised between a first target lower threshold Xlmin, and a first target upper threshold Xl ma x.
- the first content cl is substantially equal to (Xlmax - Xl min )/2.
- the metal alloy also comprises at least one second element X2 selected from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a second content c2, lower than a second target upper threshold X2 max .
- the first element XI is strictly different from the second element X2.
- the second content c2 does not necessarily correspond to a target value centered between 0 and X2 max , however, it is possible that the second content c2 is substantially equal to X2 max /2.
- the preparation method firstly comprises a provisioning step (a) in which a quantity ml of variable metal waste 13 is provided, said quantity ml being counted in kilograms.
- the variable metal waste 13 corresponds to metal waste characterized by an average charge content wl of said at least one first element XI between a first lower initial threshold Yl min and a second upper initial threshold Yl ma x, and such that Yl ma x > Xl ma x, and such that (Ylmax- Ylmin)/wl > 0.1 > (Xl ma x - Xl min )/cl.
- the interval in which the average charge content wl falls is greater than the range of the first targeted content cl.
- the average charge content wl is very far from the first content cl, and in particular that Ylmin > Xl ma x, or that Ylmin ⁇ Xlmin.
- the definitions of the ISRI Institutee of Scrap Recycling Industries
- variable metal scrap 13 is waste as defined by the Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in the ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and in the section Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022.
- ISRI Institute of Scrap Recycling Industries
- the term “scrap” can also be used to comply with the terminology EN12258-3; in this case, the term “aluminum scrap” or “scrap” is equivalent in the context of the present invention.
- the variable metal scrap 13 is waste as defined in at least one subsection of Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022, chosen from Magnesium, Zinc, and Aluminum, Mixed Metals or Red Metals.
- variable metal scrap 13 belongs to the Aluminum subsection, and corresponds in particular to Twitch or Zorba type waste.
- twitch is defined as waste or scrap of aluminum fragmented by automotive shredders.
- Twitch is derived from the separation device of wet or dry media, the material is dry and does not contain more than 1% maximum of free zinc, 1% maximum of free magnesium and 1% maximum of analytical iron. It does not contain more than 2% in total of non-metallic materials, of which not more than 1% is rubber and plastic. It is free from excessively oxidized materials, airbag cartridges or any sealed or pressurized article.
- the provision step (a) may also comprise the provision of first defined metal waste 15.
- the first defined metal waste 15 is also metal waste, but is characterized by a first average adjustment content vl in said first element XI between a lower adjustment threshold Zl min which is strictly greater than the first target lower threshold Xlmin, and an upper adjustment threshold Zlmax, and such that (Zl max -Zlmin)/vl ⁇ 0.3. It may also be provided that (Yl max -Yl min )/wl > 0.2 and that (Zl max -Zl min )/vl ⁇ 0.2, and preferably that (Yl max -Yl min )/wl > 0.3 and that (Zl max -Zl min )/vl ⁇ 0.1.
- variable metal waste 13 and the defined metal waste 15 are such that (Yl ma x-Yl min )/wl > (Zl ma x-Zl min )/vl. This means that the composition of the variable metal waste 13 is less well known than that of the defined metal waste 15, according to the invention.
- the provision step (a) may comprise the provision of master alloys and addition metals containing said first element XI.
- Master alloys are understood to mean alloys intended only to be added to a mixture to rectify the composition and/or structure of the raw foundry product. Some master alloys may contain more than 50% of the main addition element. In other words, master alloys correspond to alloys whose composition is known.
- the provision step (a) may comprise the provision of second defined metal waste 17. These second defined metal waste 17 are characterised by an average dilution content v2 of said first element XI of between 0 and the first target lower threshold Xlmin- It is therefore well understood that second defined metal waste 17 may comprise a pure metal, free of first element XI.
- the second defined metal waste 17 may be characterised by an average dilution content v2 of said first element XI of between 0 and the first target upper threshold Xl ma x.
- Said second defined metal waste may also be characterised by an average dilution content v3 of said second element X2 strictly lower than the second target upper threshold X2 M AX.
- variable metal waste 13 and/or the first defined metal waste 15, and/or the second defined metal waste 17 are respectively variable aluminum waste, first defined aluminum waste and second defined aluminum waste.
- preparation method to produce a liquid metal bath 10 corresponding to an aluminum alloy of the 2XXX, 3XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 8XXX series.
- the 2XXXX series corresponds to aluminum alloys comprising copper in given proportions
- the 6XXX series corresponds to aluminum alloys comprising silicon and magnesium in given proportions.
- the preparation method then comprises a charging step (b) in which all or part of said variable metal waste 13 is introduced, preferably continuously into a melting furnace 1, and is melted to obtain all or part of a bath of liquid metal 10.
- the melting furnace 1 may be a reverberatory furnace, a rotary furnace, an induction furnace, preferably a crucible induction furnace, a chimney furnace or a sidewell furnace.
- the reverberatory furnace is a type of furnace generally rectangular, covered with a refractory brick vault and a chimney, which reflects (or reverberates) the heat produced in a place independent of the hearth where the heating system is located.
- Rotary furnaces consist of a cylindrical casing, with a substantially horizontal axis, which ends in two structures, one at each end. The burner is located at one end and the outlet of the burnt gases is located at the other end, which generally passes through a heat recovery system to preheat the blown air before being evacuated by the chimney.
- the entire interior of the furnace is lined with a refractory material.
- the fuel may be gas.
- the induction furnace is preferably a crucible induction furnace.
- the heating is electromagnetic induction heating.
- a sidewell furnace is a furnace consisting of two chambers, the first chamber being used for loading and communicating with the second chamber. All these types of furnaces are well known to those skilled in the art. It is possible that before implementing the charging step (b), the melting furnace 1 already comprises a bath base 11 comprising liquid metal originating for example from a prior process, or from first defined metal waste 15, and/or from second defined metal waste 17.
- the liquid metal bath 10 is a liquid aluminum alloy bath
- the temperature prevailing in the melting chamber of the melting furnace 1 is set to a value between 800°C and 1000°C. In this way, it is possible to guarantee the melting of all the metallic elements constituting the variable metal waste 13 and the other waste introduced into the melting chamber. It is also possible to burn any organic residues which may have been introduced for example with the variable metal waste 13.
- a measuring step (c) is implemented, in which a composition of said liquid metal bath 10 is continuously measured using a laser-induced plasma atomic emission spectrometry device 3 also called LIBS.
- This measuring step (c) is implemented so as to continuously measure at least a content of said first element XI and a content of said second element X2 in the liquid metal bath 10. It is therefore clearly understood that this measuring step (c) can be implemented continuously throughout the preparation process, but also punctually, and this before, after or during the charging step (b).
- the LIBS device 3 comprises a measuring probe 5 configured to incorporate argon bubbles into the liquid metal bath 10 so as to generate a plasma in said argon bubble; and to irradiate said plasma generated in said argon bubble by a laser to implement the laser-induced plasma atomic emission spectrometry method.
- a laser to implement the laser-induced plasma atomic emission spectrometry method.
- the measuring probe 5 can be introduced into the liquid metal bath 10 inclined at a measuring angle measured relative to the surface of the liquid metal bath 10, said measuring angle being between 45° and 80°.
- the inclination of the measuring probe 5 makes it possible both to guarantee good evacuation of the argon bubbles from the measuring probe 5, while making it possible to carry out the measurement by laser-induced plasma atomic emission spectrometry.
- the measuring step (c) further comprises a determining step in which a temperature sensor measures the temperature of the liquid metal bath 10. In this way, it is possible to know the temperature of the liquid metal bath 10.
- the LIBS device 3 may comprise the temperature sensor, so that the measurement of the composition of the liquid metal bath 10, and of the temperature of the liquid metal bath 10 are implemented simultaneously.
- the measuring step (c) makes it possible to determine conditions for interrupting the introduction of the variable metal waste 13 during the charging step (b). Indeed, such an introduction is interrupted when said content of said first element XI measured in the liquid metal bath 10 reaches a value Xl ma xLiBs such that 0.9* Xl ma x ⁇ Xl max uBs Xl max or preferably 0.95* Xl max ⁇ Xl max uBs 0.99*Xl max , or when said content of said second element X2 measured in the liquid metal bath 10 reaches a value X2 max uBs such that 0.9* X2 max ⁇ X2 max iBs ⁇ X2 max or preferably 0.95* X2 max ⁇ X2 max uBS ⁇ 0.99*X2 max .
- the loading step (b) comprises a regulation step taking into account the dissolution kinetics of the elements XI and/or X2.
- the regulation based on the dissolution kinetics of the elements XI and/or X2 is possible thanks to the continuous LIBS measurement of the content of the elements XI and X2 in the liquid metal. It is possible to regulate the quantity of variable metal waste to be added without exceeding the value Xl max uBs and/or X2 maX LiBs from the composition measured by LIBS of the element XI and/or X2 at a time t. It is indeed possible to predict the dissolution of the element XI or X2 by taking into account the derivatives of the composition curve measured as a function of time. A principle of the regulation step is illustrated in FIG. 5.
- the dissolution kinetics depends not only on the element considered, but also on the morphology of the variable metal waste considered (size, geometry), the temperature of the liquid metal, etc.
- Each dissolution kinetics is characterized by a function f linking the content XI (or X2) as a function of time and the quantity of variable metal waste added.
- the advantage of LIBS is the possibility of continuously measuring the composition. It is thus possible for a given type of variable metal waste and given melting conditions to know at any time the evolution of the composition as a function of the quantity added.
- the advantage of this regulation step is to be able to avoid the dilution step (e).
- the preparation method also comprises an adjustment step (d) implemented if the content of said first element XI measured in the liquid metal bath 10 during the measurement step (c) is lower than the first target lower threshold Xlmin- In this case, a quantity m2 of first defined metal waste 15 is introduced into the melting furnace 1. During this step, it is also possible for a quantity m3 of master alloys and addition metals containing said first element XI to be introduced into the melting furnace 1, said quantities m2 and m3 being counted in kilograms. In this way, it is possible to adjust the composition of the liquid metal bath 10 from waste whose quantity is known more precisely. As previously specified, the adjustment step (d) can be implemented before the charging step b), for example to form the bath foot 11.
- the preparation method may also comprise a dilution step (e) implemented if the content of said first element XI measured in the liquid metal bath 10 during the measurement step (c) is strictly greater than the first target upper threshold Xl ma x, or if the content of said second element X2 measured in the liquid metal bath 10 during the measurement step (c) is strictly greater than the second target upper threshold X2 max .
- a quantity m4 of second defined metal waste 17 is introduced into the melting furnace 1, said quantity m4 being counted in kilograms.
- the charging step (b) is implemented before the dilution step (e).
- continuous measurement of the composition by a LIBS method makes it possible to reduce the time required to obtain the composition of the liquid metal bath 10, which makes it possible to reduce the duration of the process, and therefore to reduce the energy consumption associated with the melting of metals.
- the preparation method may comprise a cleaning step in which a stirring device is introduced into the liquid metal bath 10 transferred into a holding enclosure (not shown), to stir said liquid metal bath 10 so as to extract gas possibly contained in the liquid metal bath 10. In this way, it is possible to prepare a liquid metal bath 10 ready to be cast.
- This degreasing step may further comprise the addition of a grain refining agent, in particular titanium, said grain refining agent being configured to allow germination of solid aluminum alloy grains.
- a grain refining agent in particular titanium, said grain refining agent being configured to allow germination of solid aluminum alloy grains.
- the addition of a grain refining agent grain refining allows to obtain after casting the liquid aluminum bath, a solid aluminum alloy of better quality.
- the preparation method aims to prepare a bath of liquid metal 10 of an aluminum alloy having a chemical composition comprising silicon Si, and iron Fe as the first element XI.
- a Si content clsi equal to 0.95 wt% is targeted.
- the target Si composition, clsi can be comprised from 0.93 wt% corresponding to XIMIN si to 0.97 wt% corresponding to XIMAX SI.
- a Fe content elfe equal to 0.35 wt% is also targeted.
- the target composition elfe is comprised from 0.30 wt% corresponding to XIMIN FE to 0.40 wt% corresponding to XIMAX Fe.
- the contents are expressed as a mass percentage, also noted wt% or weight%.
- the target composition may also comprise a second element X2 corresponding to titanium Ti. Titanium may be present in said chemical composition at a second content c2ti, lower than a second target upper threshold X2 max which is equal to 0.05 wt% in this example (Table 2).
- a measuring step (c) was implemented in order to measure the composition of the bath foot (11) contained in the melting furnace 1, this bath foot 11 is made up of liquid metal originating from a previous process.
- the measurement thus carried out makes it possible to obtain the composition of the liquid metal bath shown in Table 2.
- the bath base contains Si, Fe and Ti, the remainder being aluminium.
- variable metal waste 13 is then implemented.
- the variable metal waste 13 is characterized by the composition described in Table 3 concerning the elements Si, Fe and Ti respectively (Ylsi, Ylfe, Y2). It is possible to extract the value of the ratios (Y max i -Ymin i /w,).
- FIG. 4 represents the composition of the liquid metal bath in each of the elements Si, Fe and Ti as a function of time during the measuring step (c).
- the preparation process includes the following steps:
- Figure 4 illustrates in particular the evolution of the composition of the elements Si, Fe, and Ti measured during measurement step (c) over time.
- the charging step (b) is interrupted when the content of at least one of the elements (Si, Fe or Ti) has reached the limit 0.97*Xl ma x.
- the Si content that has reached the value of 0.94 wt% which is equal to 0.97*X max si in the vicinity of a time of 40 min.
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Abstract
Description
DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : Procédé de préparation d'un alliage métallique TITLE: Process for the preparation of a metallic alloy
Domaine technique de l'invention Technical field of the invention
La présente invention concerne un procédé de préparation d'un alliage métallique permettant l'utilisation de déchets métalliques. Le procédé est particulièrement intéressant pour la fabrication d'alliage d'aluminium ayant une composition finale comprenant au moins un élément chimique d'intérêt différent de l'aluminium à partir de déchets d'aluminium. The present invention relates to a method for preparing a metal alloy allowing the use of metal waste. The method is particularly interesting for the manufacture of aluminum alloy having a final composition comprising at least one chemical element of interest different from aluminum from aluminum waste.
Etat de la technique State of the art
Dans le domaine de la métallurgie, et notamment dans la fabrication d'alliages d'aluminium, il est connu de préparer les alliages d'aluminium en faisant fondre un aluminium primaire obtenu directement à partir de bauxite pour obtenir un bain d'aluminium liquide relativement pur. Afin de préparer ensuite un alliage de composition précise, on ajoute au bain d'aluminium pur préalablement obtenu, des additifs d'éléments chimique attendus dans la composition finale.In the field of metallurgy, and in particular in the manufacture of aluminum alloys, it is known to prepare aluminum alloys by melting a primary aluminum obtained directly from bauxite to obtain a relatively pure liquid aluminum bath. In order to then prepare an alloy of precise composition, additives of chemical elements expected in the final composition are added to the previously obtained pure aluminum bath.
Une fois que tous les additifs requis ont été ajoutés, il est prévu de prélever une petite quantité du bain de métal liquide pour former une pièce d'essai couramment appelée « un pion », qui est usiné et préparé pour une analyse en laboratoire, afin de déterminer si la composition du bain de métal liquide est proche de la composition attendue pour l'alliage d'aluminium. Si la composition n'est pas proche de celle qui est attendue, alors un ajustement de la composition peut être réalisée en ajoutant de nouveaux additifs au bain de métal liquide. Parfois, lorsque la composition est trop éloignée de la composition attendue, il arrive que le bain de métal liquide soit évacué du four, pour démarrer un nouveau procédé de préparation. Once all the required additives have been added, a small amount of the molten metal bath is taken to form a test piece commonly called a "pawn", which is machined and prepared for laboratory analysis to determine if the composition of the molten metal bath is close to the expected composition of the aluminum alloy. If the composition is not close to that expected, then an adjustment of the composition can be made by adding new additives to the molten metal bath. Sometimes, when the composition is too far from the expected composition, the molten metal bath is drained from the furnace to start a new preparation process.
Bien que cette méthode donne satisfaction en ce qu'elle permet de préparer un bain d'alliage d'aluminium liquide à une composition donnée, elle nécessite tout d'abord d'utiliser des matériaux purs, ou de composition connue. Par ailleurs, il est toujours nécessaire d'attendre que l'analyse des pions soit faite pour poursuivre le procédé de préparation, ce qui implique une perte de temps, et donc d'énergie pour maintenir le métal liquide en température dans le four de fusion. Although this method is satisfactory in that it allows the preparation of a bath of liquid aluminum alloy with a given composition, it first requires the use of pure materials, or those of known composition. Furthermore, it is always necessary to wait until the analysis of the pions is done to continue the preparation process, which involves a loss of time, and therefore of energy to maintain the liquid metal at temperature in the melting furnace.
Une solution avantageuse d'un point de vue économique et environnemental concernant la fourniture des matériaux initiaux, est d'utiliser des déchets métalliques, et dans le cas de l'aluminium, des déchets d'aluminium. En effet, le coût pour l'achat de déchets d'aluminium est inférieur au cout de production d'aluminium pur, et réduit l'empreinte CO2 de fabrication, et la réutilisation de déchets permet les déchets d'aluminium destinés à être placés au rebus. Il existe différentes sources d'approvisionnement en déchets métalliques qui peuvent être utilisés pour être recyclés. Selon la source d'approvisionnement, la composition des déchets métalliques peut être plus ou moins connue. Il est d'ailleurs possible de classer les sources d'approvisionnement entre des sources dites maîtrisées, et des sources dites mélangées.An economically and environmentally advantageous solution for the supply of initial materials is to use scrap metal, and in the case of aluminium, aluminium waste. Indeed, the cost of purchasing aluminium waste is lower than the cost of producing pure aluminium, and reduces the CO2 footprint of manufacturing, and the reuse of waste allows aluminium waste to be disposed of. There are different sources of supply of metal waste that can be used for recycling. Depending on the source of supply, the composition of the metal waste may be more or less known. It is also possible to classify the sources of supply between so-called controlled sources and so-called mixed sources.
Les sources maîtrisées comprennent des déchets d'aluminium dont la composition est relativement connue. Ils correspondent par exemple aux déchets issus des procédés de transformation mis en oeuvre par les fabricants d'alliages d'aluminium, comme des pieds ou têtes de plaques qui sont supprimés à la fin d'un procédé de coulée ou de déchets de coupe pendant les étapes de laminage. Les sources maîtrisées peuvent également comprendre les déchets produits par les fabricants de produits faits à partir d'aluminium (ou « pre-consumer » scrap selon la terminologie anglo-saxonne dédiée). La particularité de l'ensemble de ces déchets issus de sources maîtrisées est qu'ils ont une composition qui correspond globalement à la composition de l'alliage qui a été coulé. Controlled sources include aluminium waste whose composition is relatively known. For example, they correspond to waste from the transformation processes implemented by aluminium alloy manufacturers, such as plate feet or heads that are removed at the end of a casting process or cutting waste during the rolling stages. Controlled sources may also include waste produced by manufacturers of products made from aluminium (or "pre-consumer" scrap according to the dedicated Anglo-Saxon terminology). The particularity of all of this waste from controlled sources is that its composition generally corresponds to the composition of the alloy that was cast.
Les sources mélangées comprennent des déchets d'aluminium dont la composition est plus disparate. En effet, ces déchets d'aluminium peuvent par exemple correspondre à des déchets d'aluminium qui ont été récupérés suite à leur utilisation par l'utilisateur final. Notamment, ils peuvent correspondre par exemple à des déchets de contenants pour boisson aussi appelés UBC (Used Beverage Can selon la terminologie anglo-saxonne dédiée) ou bien des déchets en aluminium provenant du broyage d'automobiles. Alternativement, ces déchets d'aluminium peuvent correspondre à des déchets de composition connues mais mélangés avec d'autres déchets de type différent, dits déchets métalliques mélangés. En particulier, cela peut regrouper des déchets « pre-consumer » mélangés, ou des déchets issus de procédé de coulée qui ont été mélangés. La particularité de l'ensemble de ces déchets métalliques mélangés est que leur composition n'est pas constante selon la source d'approvisionnement. Elle peut varier non seulement parce qu'ils peuvent provenir de sources différentes mais aussi parce qu'il peut y avoir des mélanges. Cette disparité de composition induit des difficultés à utiliser ces déchets dans les procédés d'élaboration d'alliages. Mixed sources include aluminium waste with a more disparate composition. Indeed, this aluminium waste may, for example, correspond to aluminium waste that has been recovered following its use by the end user. In particular, it may correspond, for example, to waste from beverage containers also called UBC (Used Beverage Can according to the dedicated Anglo-Saxon terminology) or aluminium waste from the crushing of automobiles. Alternatively, this aluminium waste may correspond to waste of known composition but mixed with other waste of different types, called mixed metal waste. In particular, this may include mixed “pre-consumer” waste, or waste from casting processes that has been mixed. The particularity of all this mixed metal waste is that its composition is not constant depending on the source of supply. It can vary not only because it can come from different sources but also because there may be mixtures. This disparity in composition makes it difficult to use this waste in alloy production processes.
L'institut ISRI pour « Institute of Scrap Recycling Industries » (www.isri.org) propose dans sa circulaire ISRI Scrap Specifications Circular, des définitions techniques des déchets métalliques. En particulier, la rubrique Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022 (édition 07/2022) pouvant par exemple être consultée sur le site http://www.scrap2.org/specs/, présente différents types de déchets d'aluminium variables. Par exemple, la circulaire présente des déchets d'aluminium variables appelés « Zorba » définis comme des déchets non ferreux broyés, et qui sont majoritairement constitués d'aluminium. Il est cependant possible de trouver dans le zorba du cuivre, du plomb, du magnésium, de l'acier inoxydable, du nickel, de l'étain et du zinc, sous forme élémentaire ou alliée (solide). Les déchets de type « Zorba » peuvent être mieux définis lorsque leur dénomination est suivie d'un nombre, comme Zorba 90 qui signifie que le matériau contient environ 90 % de métaux non ferreux. Zorba est le résultat d'un traitement typique, mais non limité, des résidus de broyage d'automobiles (RBA ou ASR en anglais pour automobile shredder residue) par des procédés connus : d'abord par une séparation ferreuse dans le but de réduire ou d'éliminer le fer et/ou les grosses attaches de fer ; après avoir créé une fraction mixte de déchets et de métaux non ferreux avec une teneur minimale en fer, la fraction peut être séparée dans un séparateur de métaux non ferreux, tel qu'un courant de Foucault. Un séparateur à courants de Foucault sépare la majorité des métaux non ferreux des autres composants. Le résultat de cette séparation est un déchet de type Zorba, un produit de métaux non ferreux mélangés. The ISRI institute for "Institute of Scrap Recycling Industries" (www.isri.org) provides technical definitions of metal scrap in its ISRI Scrap Specifications Circular. In particular, the Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022 (edition 07/2022) section, which can be consulted for example on the site http://www.scrap2.org/specs/, presents different types of variable aluminum scrap. For example, the circular presents variable aluminum scrap called "Zorba" defined as crushed nonferrous scrap, which is mainly made up of aluminum. However, it is possible to find in the zorba copper, lead, magnesium, stainless steel, nickel, tin and zinc, in elemental or alloyed (solid) form. "Zorba" scrap can be better defined when its name is followed by a number, such as Zorba 90 which means that the material contains approximately 90% non-ferrous metals. Zorba is the result of typical, but not limited to, processing of automobile shredder residue (ASR) by known processes: first by ferrous separation in order to reduce or eliminate iron and/or large iron fasteners; after creating a mixed fraction of scrap and non-ferrous metals with a minimum iron content, the fraction can be separated in a non-ferrous metal separator, such as an eddy current separator. An eddy current separator separates the majority of non-ferrous metals from the other components. The result of this separation is a Zorba-type waste, a product of mixed non-ferrous metals.
L'aluminium et le magnésium sont deux composants spécifiques du Zorba produit par le traitement ultérieur des RBA vierges pour en séparer les composants. L'aluminium et le magnésium ont tous deux une valeur commerciale - une valeur qui augmente si ces métaux sont extraits du déchet Zorba. L'un de ces produits de valeur commerciale est le "Twitch", qui est un produit d'aluminium dérivé de la séparation des RBA par voie humide ou sèche, tel que défini par l'Institute of Scrap Recycling Industries, Inc. Aluminum and magnesium are two specific components of Zorba produced by further processing virgin RBA to separate its components. Both aluminum and magnesium have commercial value – a value that increases if these metals are extracted from Zorba scrap. One such commercially valuable product is “Twitch,” which is an aluminum product derived from wet or dry separation of RBA, as defined by the Institute of Scrap Recycling Industries, Inc.
Le déchet Twitch peut être obtenu à partir d'une automobile, à la fin de sa vie utile après que celle-ci ait été déchiquetée. Pour être classé comme "Twitch", le matériau doit être sec et ne pas contenir plus de 1% maximum de zinc libre, 1% maximum de magnésium libre et 1% maximum de fer analytique. En outre, le matériau ne peut contenir plus de 2 % au total de matières non métalliques, dont 1 % au maximum de caoutchouc et de plastique. Twitch scrap can be obtained from an automobile at the end of its useful life after it has been shredded. To be classified as "Twitch", the material must be dry and contain no more than 1% free zinc, no more than 1% free magnesium and no more than 1% analytical iron. In addition, the material may not contain more than 2% total non-metallic materials, including no more than 1% rubber and plastic.
L'utilisation de déchets métalliques mélangés, en particulier l'utilisation de déchets d'aluminium mélangés, peut poser un certain nombre de problèmes s'ils sont réutilisés dans un procédé de préparation. En effet, lors de la préparation d'un bain d'aluminium liquide pour préparer un alliage d'aluminium appartenant à une série donnée, il est nécessaire de maintenir la teneur en certains éléments chimiques donnés dans une plage de teneur particulière. Par exemple, il peut être nécessaire de garantir au moins la présence d'un premier élément chimique dans une plage de teneur donnée, définie par une valeur minimum non nulle et une valeur maximum, et de limiter au maximum la présence d'un deuxième élément chimique. Si la teneur en ledit premier élément chimique dans les déchets d'aluminium variables est trop faible, et/ou si la teneur en ledit deuxième élément chimique dans les déchets d'aluminium variables est trop importante par rapport à la plage de valeur donnée, il sera très difficile voire impossible de préparer un alliage d'aluminium correspondant à la composition visée. De plus, même si les teneurs en premier et deuxième élément chimique des déchets sont adaptés pour la fabrication de l'alliage d'aluminium, il n'est pas simple de connaître exactement la composition de l'alliage formé sans recourir à une prise de pion. The use of mixed metal scrap, in particular the use of mixed aluminium scrap, may pose a number of problems if they are reused in a preparation process. Indeed, when preparing a liquid aluminium bath for preparing an aluminium alloy belonging to a given series, it is necessary to maintain the content of certain given chemical elements within a particular content range. For example, it may be necessary to ensure at least the presence of a first chemical element within a given content range, defined by a non-zero minimum value and a maximum value, and to limit the presence of a second chemical element as much as possible. If the content of said first chemical element in the variable aluminium scrap is too low, and/or if the content of said second chemical element in the variable aluminium scrap is too high compared to the given value range, it will be very difficult or even impossible to prepare a aluminum alloy corresponding to the targeted composition. In addition, even if the contents of the first and second chemical elements of the waste are suitable for the manufacture of the aluminum alloy, it is not easy to know exactly the composition of the alloy formed without resorting to a pin measurement.
US6784429 divulgue une méthode et un équipement et une méthode in-situ permettant de mesurer en temps rééel les propriétés de liquides, et en particulier de métl liquide. US6784429 discloses a method and equipment and an in-situ method for measuring in real time the properties of liquids, and in particular liquid metal.
Un rapport commandé par le département de l'Energie américain « In Situ, Real Time Measurement of Melt constituents in the Aluminum, Glass and Steel Industries » rédigé par Robert De Saro et al. divulgue l'utilisation du LIBS à l'échelle industrielle. A report commissioned by the US Department of Energy, "In Situ, Real Time Measurement of Melt Constituents in the Aluminum, Glass and Steel Industries" by Robert De Saro et al. discloses the use of LIBS on an industrial scale.
Pour pouvoir utiliser des déchets dont la composition est variable, il est connu de trier les déchets selon leur composition chimique afin de diminuer l'incertitude quant à la composition. Le document US20180297091 divulgue notamment une méthode d'analyse sur solide de mélanges de déchets d'aluminium de sorte à déterminer la composition du mélange afin de pouvoir l'utiliser lors de l'étape d'élaboration de l'alliage. Les déchets d'aluminium sont analysés, avant d'être fondus. In order to be able to use waste with a variable composition, it is known to sort the waste according to its chemical composition in order to reduce the uncertainty as to the composition. Document US20180297091 discloses in particular a method of solid analysis of mixtures of aluminum waste in order to determine the composition of the mixture in order to be able to use it during the alloy production stage. The aluminum waste is analyzed before being melted.
Le document US9956609B1 divulgue une méthode pour utiliser des déchets d'aluminium qui allient une méthode d'analyse sur solide de mélanges de déchets d'aluminium de sorte à déterminer la composition du mélange associé à une analyse en continu du bain de métal liquide par une méthode de spectrométrie d’émission atomique de plasma induit par laser aussi appelée « LIBS » pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy selon la terminologie anglo- saxonne dédiée. Bien que ces méthodes permettent de préparer des alliages d'aluminium à partir de déchets, elles nécessitent soit l'utilisation de déchets ayant une composition connue, soit la mise en oeuvre d'une étape d'analyse en amont qui écarte une grande partie des déchets mélangés, et qui augmente le temps de production de l'alliage d'aluminium, ce qui a des répercussions évidentes sur le coût total du procédé de fabrication. Document US9956609B1 discloses a method for using aluminum scrap that combines a solid-state analysis method for aluminum scrap mixtures to determine the composition of the mixture with continuous analysis of the liquid metal bath using a laser-induced plasma atomic emission spectrometry method, also known as "LIBS" for Laser Induced Breakdown Spectroscopy. Although these methods make it possible to prepare aluminum alloys from scrap, they require either the use of scrap with a known composition or the implementation of an upstream analysis step that eliminates a large portion of the mixed scrap, and which increases the production time of the aluminum alloy, which has obvious repercussions on the total cost of the manufacturing process.
Ainsi, il existe un besoin de trouver une méthode qui permette à la fois d'utiliser un maximum de déchets métalliques mélangés pour réaliser la préparation d'un alliage d'aluminium de composition donnée, sans effectuer de sélection spécifique des déchets métalliques mélangés préalablement à la préparation du bain de métal liquide, et en limitant le temps total de mise en oeuvre du procédé pour limiter les pertes d'énergie, et diminuer ainsi le coût environnemental et financier du procédé de fabrication. Exposé de l'invention Thus, there is a need to find a method that allows both the use of a maximum of mixed metal waste to carry out the preparation of an aluminum alloy of given composition, without carrying out a specific selection of the mixed metal waste prior to the preparation of the liquid metal bath, and by limiting the total time of implementation of the process to limit energy losses, and thus reduce the environmental and financial cost of the manufacturing process. Disclosure of the invention
La présente invention a pour but de proposer une solution qui réponde à tout ou partie des problèmes précités. The present invention aims to propose a solution which responds to all or part of the aforementioned problems.
Ce but peut être atteint grâce à la mise en oeuvre d'un procédé de préparation d'un bain de métal liquide d'un alliage métallique ayant une composition chimique comprenant au moins un premier élément choisi parmi Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na et Ni, présent dans ladite composition chimique à une première teneur cl comprise entre un premier seuil inférieur cible Xlmin, et un premier seuil supérieur cible Xlmax ; et au moins un deuxième élément choisi parmi Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na et Ni, présent dans ladite composition chimique à une deuxième teneur c2, inférieure à un deuxième seuil supérieur cible X2max, le procédé de préparation comprenant : a) une étape de mise à disposition dans laquelle une quantité ml de déchets métalliques variables sont fournis, lesdits déchets métalliques variables étant caractérisés par une teneur de charge moyenne wl en ledit au moins un premier élément comprise entre un premier seuil initial inférieur Ylmin et un deuxième seuil initial supérieur Ylmax, et telle que Ylmax > Xlmax et (Ylmax- Ylmin)/wl > 0,1 > (Xlmax - Xlmin)/cl, de préférence (Ylmax- Ylmin)/wl > 0,3 > (Xlmax - Xlmin)/cl ; b) une étape de charge dans laquelle tout ou partie desdits déchets métalliques variables sont introduits dans un four de fusion, et sont fondus pour obtenir tout ou partie d'un bain de métal liquide ; c) une étape de mesure dans laquelle une composition dudit bain de métal liquide est mesurée en continu à l'aide d'un dispositif de spectrométrie d’émission atomique de plasma induit par laser aussi appelé LIBS, de sorte à mesurer en continu au moins une teneur en ledit premier élément et une teneur en ledit deuxième élément dans le bain de métal liquide, l'introduction desdits déchets métalliques variables lors de l'étape de charge étant interrompue lorsque ladite teneur en ledit premier élément mesurée dans le bain de métal liquide atteint une valeur XlmaXLiBs telle que 0,9* Xlmax < XlmaxuBs Xlmax , ou lorsque ladite teneur en ledit deuxième élément mesurée dans le bain de métal liquide atteint une valeur X2max iBs telle que 0,9* X2max < X2maxuBS< X2max , d) une étape d'ajustement mise en oeuvre si la teneur en ledit premier élément mesurée dans le bain de métal liquide lors de l'étape de mesure est inférieure au premier seuil inférieur cible Xlmin, dans laquelle une quantité m2 de premiers déchets métalliques définis est introduite dans le four de fusion, lesdits premiers déchets métalliques définis étant caractérisés par une première teneur d'ajustement moyenne vl en ledit premier élément XI comprise entre un seuil d'ajustement inférieur Zlmin qui est strictement supérieur au premier seuil inférieur cible Xlmin, et un seuil d'ajustement supérieur Zlmax, et telle que (ZI max" Zlmin)/vl < 0,3 ; e) une étape de dilution mise en œuvre si la teneur en ledit premier élément mesurée dans le bain de métal liquide lors de l'étape de mesure est strictement supérieure au premier seuil supérieur cible Xlmax, ou si la teneur en ledit deuxième élément mesurée dans le bain de métal liquide lors de l'étape de mesure est strictement supérieure au deuxième seuil supérieur cible X2max dans laquelle une quantité m4 de deuxième déchets métalliques définis est introduite dans le four de fusion, lesdits deuxième déchets métalliques définis étant caractérisés par une teneur de dilution moyenne v2 en ledit premier élément strictement inférieure au premier seuil supérieur cible, et/ou étant caractérisés par une teneur de dilution moyenne v3 en ledit deuxième élément strictement inférieure au deuxième seuil supérieur cible (X2max). This aim can be achieved by implementing a method for preparing a bath of liquid metal of a metal alloy having a chemical composition comprising at least one first element chosen from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a first content cl between a first target lower threshold Xlmin, and a first target upper threshold Xlmax ; and at least one second element selected from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a second content c2, lower than a second target upper threshold X2 max , the preparation method comprising: a) a provisioning step in which a quantity ml of variable metal waste is provided, said variable metal waste being characterized by an average charge content wl of said at least one first element between a first lower initial threshold Yl min and a second upper initial threshold Yl max , and such that Ylmax > Xl max and (Ylmax- Ylmin)/wl > 0.1 > (Xl max - Xl min )/cl, preferably (Yl max - Yl min )/wl > 0.3 > (Xlmax - Xl min )/cl; (b) a charging step in which all or part of said variable metal waste is introduced into a melting furnace, and is melted to obtain all or part of a bath of liquid metal; c) a measuring step in which a composition of said liquid metal bath is continuously measured using a laser-induced plasma atomic emission spectrometry device also called LIBS, so as to continuously measure at least a content of said first element and a content of said second element in the liquid metal bath, the introduction of said variable metal waste during the charging step being interrupted when said content of said first element measured in the liquid metal bath reaches a value Xl maX LiBs such that 0.9* Xl max < Xl max uBs Xl max , or when said content of said second element measured in the liquid metal bath reaches a value X2 max iBs such that 0.9* X2 max < X2 max uBS< X2 max , d) an adjustment step implemented if the content of said first element measured in the liquid metal bath during the measuring step is lower than the first target lower threshold Xlmin, in which a quantity m2 of first defined metal waste is introduced into the furnace of fusion, said first defined metal waste being characterized by a first average adjustment content vl in said first element XI between a lower adjustment threshold Zl min which is strictly greater than first target lower threshold Xlmin, and an upper adjustment threshold Zl ma x, and such that (ZI max" Zlmin)/vl <0.3; e) a dilution step implemented if the content of said first element measured in the liquid metal bath during the measurement step is strictly greater than the first target upper threshold Xl ma x, or if the content of said second element measured in the liquid metal bath during the measurement step is strictly greater than the second target upper threshold X2 max in which a quantity m4 of second defined metal waste is introduced into the melting furnace, said second defined metal waste being characterized by an average dilution content v2 of said first element strictly lower than the first target upper threshold, and/or being characterized by an average dilution content v3 of said second element strictly lower than the second target upper threshold (X2 max ).
Les dispositions précédemment décrites et notamment les étapes a, b, c, d, et e permettant de proposer un procédé de préparation pour réaliser un bain de métal liquide à partir de déchets métalliques variables et de déchets métalliques définis, sans nécessiter d'étape de tri préalablement à la fusion des métaux introduits. Ainsi, il est possible d'obtenir un bain de métal liquide de composition précise à partir de déchets dont la source n'est pas maîtrisée, provenant en partie d'un fournisseur externe, et dont la composition est très variable. The provisions previously described and in particular steps a, b, c, d, and e make it possible to propose a preparation method for producing a liquid metal bath from variable metal waste and defined metal waste, without requiring a sorting step prior to the melting of the metals introduced. Thus, it is possible to obtain a liquid metal bath of precise composition from waste whose source is not controlled, partly coming from an external supplier, and whose composition is very variable.
Le four de fusion peut être un four réverbère, un four rotatif, un four à induction, un four cheminée ou un four sidewell. The melting furnace can be a reverberatory furnace, a rotary furnace, an induction furnace, a chimney furnace or a sidewell furnace.
Par ailleurs, la mesure en continu de la composition par une méthode LIBS permet de réduire le temps nécessaire pour obtenir la composition du bain de métal liquide, ce qui permet de diminuer la durée du procédé, et donc de réduire la consommation d'énergie associée à la fonte des métaux. Furthermore, continuous measurement of the composition by a LIBS method makes it possible to reduce the time required to obtain the composition of the liquid metal bath, which makes it possible to reduce the duration of the process, and therefore to reduce the energy consumption associated with the melting of metals.
De manière préférée, l'étape de charge (b) dans laquelle tout ou partie desdits déchets métalliques variables sont introduits dans un four de fusion est faite en continu. Preferably, the charging step (b) in which all or part of said variable metal waste is introduced into a melting furnace is carried out continuously.
Le procédé de préparation peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. The preparation process may further have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
Selon un mode de réalisation, l'étape de dilution (e) comprend l’introduction d’une quantité m4 de deuxième déchets métalliques définis dans le four de fusion, lesdits deuxième déchets métalliques définis étant caractérisés par une teneur de dilution moyenne v2 en ledit premier élément comprise entre 0 et le premier seuil inférieur. According to one embodiment, the dilution step (e) comprises the introduction of a quantity m4 of second defined metal waste into the melting furnace, said second defined metal waste being characterized by an average dilution content v2 of said first element between 0 and the first lower threshold.
Selon un mode de réalisation, l'étape de dilution (e) comprend l’introduction d’une quantité m4 de deuxième déchets métalliques définis dans le four de fusion, lesdits deuxième déchets métalliques définis étant caractérisés par une teneur de dilution moyenne v3 en ledit deuxième élément strictement inférieure au deuxième seuil supérieur cible. According to one embodiment, the dilution step (e) comprises the introduction of a quantity m4 of second defined metal waste into the melting furnace, said second waste defined metallic elements being characterized by an average dilution content v3 in said second element strictly lower than the second upper target threshold.
Selon un mode de réalisation, la deuxième teneur c2 est comprise entre 0 est le deuxième seuil supérieur cible X2max. De manière générale, la deuxième teneur c2 ne correspond pas à une valeur cible centrée entre 0 et X2max, toutefois, il est possible que la deuxième teneur c2 soit sensiblement égale à X2max/2. According to one embodiment, the second content c2 is between 0 and the second target upper threshold X2 max . Generally, the second content c2 does not correspond to a target value centered between 0 and X2 max , however, it is possible that the second content c2 is substantially equal to X2 max /2.
Selon un mode de réalisation, la première teneur cl est sensiblement égale à (Xlmax - Xlmin)/2. Selon un mode de réalisation, avant l'étape de charge (b), le four de fusion comprend un pied de bain, ledit pied de bain comprenant du métal liquide provenant d'un procédé antérieur, et/ou de premiers déchets métalliques définis, et/ou de deuxième déchets métalliques définis, ledit pied de bain formant alors au moins une partie du bain de métal liquide. According to one embodiment, the first content cl is substantially equal to (Xl max - Xl min )/2. According to one embodiment, before the charging step (b), the melting furnace comprises a bath base, said bath base comprising liquid metal originating from a prior process, and/or first defined metal waste, and/or second defined metal waste, said bath base then forming at least part of the liquid metal bath.
Selon un mode de réalisation, le pied de bain est obtenu par la fusion de premiers déchets métalliques définis et/ou de deuxième déchets métalliques définis. According to one embodiment, the bath foot is obtained by the fusion of first defined metal waste and/or second defined metal waste.
Selon un mode de réalisation, (Ylmax-Ylmin)/wl > 0,2 et (Zlmax-Zlmin)/vl < 0,2, de préférence (Y1 max" Ylmin)/wl > 0,3 et (ZI max" Zlmin)/Vl < 0,1. According to one embodiment, (Yl max -Yl min )/wl > 0.2 and (Zl max -Zl min )/vl < 0.2, preferably (Y1 max" Yl min )/wl > 0.3 and (ZI max" Zlmin)/Vl < 0.1.
Selon un mode de réalisation, Ylmin > Xlmax. According to one embodiment, Yl min > Xl max .
Selon un mode de réalisation, Ylmin < Xlmin-According to one embodiment, Ylmin < Xlmin-
Selon un mode de réalisation, 0,95* Xlmax < XlmaxLiBs < 0,99*Xlmax ou 0,95* X2max < X2maxLiBs < 0,99* X2max. According to one embodiment, 0.95* Xl max < Xl maxLiB s < 0.99*Xl max or 0.95* X2 max < X2 maxLiB s < 0.99* X2 max .
Selon un mode de réalisation, l'étape de charge (b) comprend une étape de régulation prenant en compte les cinétiques de dissolution des éléments XI et/ou X2 According to one embodiment, the loading step (b) comprises a regulation step taking into account the dissolution kinetics of the elements XI and/or X2.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'ajustement (d) est mise en oeuvre avant l'étape de charge (b). According to one embodiment, the adjustment step (d) is implemented before the charging step (b).
Selon un mode de réalisation, l'étape de charge (b) est mise en oeuvre avant l'étape de dilution (e). According to one embodiment, the loading step (b) is carried out before the dilution step (e).
Selon un mode de réalisation, l'étape de mesure (c) est mise en oeuvre à tout moment, dès qu'un bain de métal liquide est présent dans le four de fusion. Par exemple, l'étape de mesure (c) est mise en oeuvre par la mesure de la composition du pied de bain, notamment lorsqu'il est fondu.According to one embodiment, the measuring step (c) is implemented at any time, as soon as a bath of liquid metal is present in the melting furnace. For example, the measuring step (c) is implemented by measuring the composition of the bath base, in particular when it is melted.
Il est également possible que l'étape de mesure (c) soit mise en oeuvre plusieurs fois lors du procédé de préparation. Par exemple, l'étape de mesure (c) peut être interrompue lorsque du métal est introduit dans le four de fusion lors d'une étape d'ajustement (d) et/ou lors d'une étape de dilution (e). L'étape de mesure (c) peut ensuite être mise en œuvre à nouveau suite à cette introduction. It is also possible that the measuring step (c) is carried out several times during the preparation process. For example, the measuring step (c) may be interrupted when metal is introduced into the melting furnace during an adjustment step (d) and/or during a dilution step (e). The measurement step (c) can then be implemented again following this introduction.
Selon un mode de réalisation, les étapes de charge (b), d'ajustement (d), et de dilution (e) sont mise en œuvre dans n'importe quel ordre. According to one embodiment, the steps of loading (b), adjusting (d), and diluting (e) are implemented in any order.
Selon un mode de réalisation, lors de l'étape d'ajustement une quantité m3 d'alliages mères et métaux d’addition contenant ledit premier élément est introduite dans le four de fusion. According to one embodiment, during the adjustment step a quantity m3 of master alloys and addition metals containing said first element is introduced into the melting furnace.
Selon un mode de réalisation, les déchets métalliques variables et/ou les premiers déchets métalliques définis, et/ou les deuxième déchets métalliques définis sont respectivement des déchets d'aluminium variables, des premiers déchets d'aluminium définis et des deuxième déchets d'aluminium définis. According to one embodiment, the variable metal waste and/or the first defined metal waste, and/or the second defined metal waste are respectively variable aluminum waste, first defined aluminum waste and second defined aluminum waste.
Selon un mode de réalisation, le bain de métal liquide est un alliage d'aluminium de la série 2XXX, 3XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 8XXX. According to one embodiment, the liquid metal bath is an aluminum alloy of the 2XXX, 3XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 8XXX series.
Selon un mode de réalisation, les déchets métalliques variables sont des déchets tel que définis par ^Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) dans la circulaire ISRI Scrap Specifications Circular 2022 et dans la rubrique Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022. In one embodiment, the variable metal scrap is waste as defined by the ^Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022.
Selon un mode de réalisation, les déchets métalliques variables sont des déchets tel que définis par ^Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) dans la circulaire ISRI Scrap Specifications Circular 2022 et dans la rubrique Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022, et dans au moins une sous-rubriques choisie parmi Magnésium, Zinc, et Aluminium, Mixed Metals ou Red Metals.In one embodiment, the variable metal scrap is waste as defined by the ^Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022, and at least one subheading selected from Magnesium, Zinc, and Aluminum, Mixed Metals or Red Metals.
Selon un mode de réalisation, les déchets métalliques variables sont du type Twitch ou Zorba, tel que défini par ^Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) dans la circulaire ISRI Scrap Specifications Circular 2022 et dans la rubrique Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022.In one embodiment, the variable metal scrap is of the Twitch or Zorba type, as defined by the ^Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022.
Description des figures Description of figures
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : Other aspects, aims, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings in which:
[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique d'un exemple des compositions des alliages utilisés dans le procédé de préparation selon un mode de réalisation de l'invention. [Fig. 1] Figure 1 is a schematic view of an example of the compositions of the alloys used in the preparation method according to one embodiment of the invention.
[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique de certaines étapes du procédé de préparation selon un mode de réalisation de l'invention. [Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique de différentes teneurs d'éléments d'intérêt de l'exemple. [Fig. 2] Figure 2 is a schematic view of certain steps of the preparation method according to one embodiment of the invention. [Fig. 3] Figure 3 is a schematic view of different contents of elements of interest in the example.
[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique de l'étape de mesure du procédé de préparation par LIBS selon l'exemple. [Fig. 4] Figure 4 is a schematic view of the measurement step of the LIBS preparation process according to the example.
[Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique de l'étape de régulation pendant l'étape de charge. [Fig. 5] Figure 5 is a schematic view of the regulation stage during the charging stage.
Description détaillée Detailed description
Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. In the figures and in the remainder of the description, the same references represent identical or similar elements. Furthermore, the different elements are not shown to scale so as to favor the clarity of the figures. Furthermore, the different embodiments and variants are not mutually exclusive and can be combined with each other.
Comme cela est illustré sur les figures 1 et 2, l'invention concerne un procédé de préparation d'un bain de métal liquide 10 d'un alliage métallique ayant une composition chimique comprenant au moins un premier élément XI choisi parmi Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na et Ni, présent dans ladite composition chimique à une première teneur cl comprise entre un premier seuil inférieur cible Xlmin, et un premier seuil supérieur cible Xlmax. Sur le cas particulier représenté sur la figure 1, la première teneur cl est sensiblement égale à (Xlmax - Xlmin)/2. L'alliage métallique comprend également au moins un deuxième élément X2 choisi parmi Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na et Ni, présent dans ladite composition chimique à une deuxième teneur c2, inférieure à un deuxième seuil supérieur cible X2max. De manière générale, le premier élément XI est strictement différent du deuxième élément X2. De manière générale, et comme cela est représenté sur la figure 1, la deuxième teneur c2 ne correspond pas nécessairement à une valeur cible centrée entre 0 et X2max, toutefois, il est possible que la deuxième teneur c2 soit sensiblement égale à X2max/2. As illustrated in Figures 1 and 2, the invention relates to a method for preparing a liquid metal bath 10 of a metal alloy having a chemical composition comprising at least one first element XI selected from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a first content cl comprised between a first target lower threshold Xlmin, and a first target upper threshold Xl ma x. In the particular case shown in Figure 1, the first content cl is substantially equal to (Xlmax - Xl min )/2. The metal alloy also comprises at least one second element X2 selected from Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn, Zr, Cr, Fe, Ti, V, Ca, Be, Sc, Cd, Pb, Na and Ni, present in said chemical composition at a second content c2, lower than a second target upper threshold X2 max . Generally speaking, the first element XI is strictly different from the second element X2. Generally speaking, and as shown in Figure 1, the second content c2 does not necessarily correspond to a target value centered between 0 and X2 max , however, it is possible that the second content c2 is substantially equal to X2 max /2.
Le procédé de préparation comprend tout d'abord une étape de mise à disposition (a) dans laquelle une quantité ml de déchets métalliques variables 13 sont fournis, ladite quantité ml étant comptée en kilogrammes. Comme cela est illustré sur la figure 1, les déchets métalliques variables 13 correspondent à des déchets métalliques caractérisés par une teneur de charge moyenne wl en ledit au moins un premier élément XI comprise entre un premier seuil initial inférieur Ylmin et un deuxième seuil initial supérieur Ylmax, et telle que Ylmax > Xlmax, et telle que (Ylmax- Ylmin)/wl > 0,1 > (Xlmax - Xlmin)/cl. Ainsi, l'intervalle dans lequel se place la teneur de charge moyenne wl est plus grande que la plage de la première teneur cl visée. Dans un mode de réalisation, (Ylmax-Ylmin)/wl > 0,2, voire (Ylmax-Ylmin)/wl > 0,3. De préférence (Ylmax- Ylmin)/wl > 0,3 >(Xlmax - Xlmin)/cl. Il est d'ailleurs possible que la teneur de charge moyenne wl soit très éloignée de la première teneur cl, et notamment que Ylmin > Xlmax, ou que Ylmin < Xlmin. Sauf mention contraire, les définitions de la « Scrap Specification Circular 2022 » de l'ISRI (Institue of Scrap Recycling Industries) s'appliquent. The preparation method firstly comprises a provisioning step (a) in which a quantity ml of variable metal waste 13 is provided, said quantity ml being counted in kilograms. As illustrated in FIG. 1, the variable metal waste 13 corresponds to metal waste characterized by an average charge content wl of said at least one first element XI between a first lower initial threshold Yl min and a second upper initial threshold Yl ma x, and such that Yl ma x > Xl ma x, and such that (Ylmax- Ylmin)/wl > 0.1 > (Xl ma x - Xl min )/cl. Thus, the interval in which the average charge content wl falls is greater than the range of the first targeted content cl. In one embodiment, (Yl ma x-Yl min )/wl > 0.2, or even (Yl ma x-Yl min )/wl > 0.3. Preferably (Yl ma x- Ylmin)/wl > 0.3 >(Xlmax - Xl min )/cl. It is also possible that the average charge content wl is very far from the first content cl, and in particular that Ylmin > Xl ma x, or that Ylmin < Xlmin. Unless otherwise stated, the definitions of the ISRI (Institute of Scrap Recycling Industries) “Scrap Specification Circular 2022” apply.
Selon un mode de réalisation, les déchets métalliques variables 13 sont des déchets tels que définis par ^Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) dans la circulaire ISRI Scrap Specifications Circular 2022 et dans la rubrique Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022. Selon l'invention, lorsque le déchet est en aluminium, le terme « scrap » peut aussi être utilisé pour se conformer à la terminologie EN12258-3 ; dans ce cas, le terme « déchet d'aluminium» ou « scrap » est équivalent dans le contexte de la présente invention. De manière préférentielle, les déchets métalliques variables 13 sont des déchets tel que définis dans au moins une sous- rubrique de Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022, choisie parmi Magnésium, Zinc, et Aluminium, Mixed Metals ou Red Metals. De manière encore préférentielle, les déchets métalliques variables 13 appartiennent à la sous-rubrique Aluminium, et correspondent notamment aux déchets de type Twitch ou Zorba. En particulier le twitch est défini comme des déchets ou scrap d'aluminium fragmenté par des broyeurs automobiles. Le twitch est dérivé du dispositif de séparation des milieux humides ou secs, le matériau est sec et ne contient pas plus de 1 % maximum de zinc libre, 1 % maximum de magnésium libre et 1 % maximum de fer analytique. Il ne contient pas plus de 2 % au total de matières non métalliques, dont pas plus de 1 % de caoutchouc et de plastique. Il est exempt de matériaux excessivement oxydés, de cartouches d’airbag ou de tout article scellé ou sous pression. According to one embodiment, the variable metal scrap 13 is waste as defined by the Institute of Scrap Recycling Industries (ISRI) in the ISRI Scrap Specifications Circular 2022 and in the section Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022. According to the invention, when the waste is aluminum, the term "scrap" can also be used to comply with the terminology EN12258-3; in this case, the term "aluminum scrap" or "scrap" is equivalent in the context of the present invention. Preferably, the variable metal scrap 13 is waste as defined in at least one subsection of Guidelines for Nonferrous Scrap: NF-2022, chosen from Magnesium, Zinc, and Aluminum, Mixed Metals or Red Metals. Even more preferably, the variable metal scrap 13 belongs to the Aluminum subsection, and corresponds in particular to Twitch or Zorba type waste. In particular, twitch is defined as waste or scrap of aluminum fragmented by automotive shredders. Twitch is derived from the separation device of wet or dry media, the material is dry and does not contain more than 1% maximum of free zinc, 1% maximum of free magnesium and 1% maximum of analytical iron. It does not contain more than 2% in total of non-metallic materials, of which not more than 1% is rubber and plastic. It is free from excessively oxidized materials, airbag cartridges or any sealed or pressurized article.
L'étape de mise à disposition (a) peut également comprendre la mise à disposition de premiers déchets métalliques définis 15. Les premiers déchets métalliques définis 15, sont également des déchets métalliques, mais étant caractérisés par une première teneur d'ajustement moyenne vl en ledit premier élément XI comprise entre un seuil d'ajustement inférieur Zlmin qui est strictement supérieur au premier seuil inférieur cible Xlmin, et un seuil d'ajustement supérieur Zlmax, et telle que (Zlmax-Zlmin)/vl < 0,3. Il peut d'ailleurs être prévu que (Ylmax-Ylmin)/wl > 0,2 et que (Zlmax-Zlmin)/vl < 0.2, et de préférence que (Ylmax-Ylmin)/wl > 0,3 et que (Zlmax-Zlmin)/vl < 0,1. Selon un mode de réalisation, les déchets métalliques variables 13 et les déchets métalliques définis 15 sont tels que (Ylmax-Ylmin)/wl > (Zlmax-Zlmin)/vl. Cela signifie que la composition des déchets métalliques variables 13 est moins bien connue que celle des déchets métalliques définis 15, selon l'invention. The provision step (a) may also comprise the provision of first defined metal waste 15. The first defined metal waste 15 is also metal waste, but is characterized by a first average adjustment content vl in said first element XI between a lower adjustment threshold Zl min which is strictly greater than the first target lower threshold Xlmin, and an upper adjustment threshold Zlmax, and such that (Zl max -Zlmin)/vl < 0.3. It may also be provided that (Yl max -Yl min )/wl > 0.2 and that (Zl max -Zl min )/vl < 0.2, and preferably that (Yl max -Yl min )/wl > 0.3 and that (Zl max -Zl min )/vl < 0.1. According to one embodiment, the variable metal waste 13 and the defined metal waste 15 are such that (Yl ma x-Yl min )/wl > (Zl ma x-Zl min )/vl. This means that the composition of the variable metal waste 13 is less well known than that of the defined metal waste 15, according to the invention.
En outre, l'étape de mise à disposition (a) peut comprendre la mise à disposition d'alliages- mères et métaux d’addition contenant ledit premier élément XI. Par alliages-mères, on entend des alliages destinés seulement à être ajoutés à un mélange pour rectifier la composition et/ou la structure du produit brut de fonderie. Certains alliages-mères peuvent contenir plus de 50% en élément d'addition principal. En d'autres termes, les alliages-mères correspondent à des alliages dont la composition est connue. Enfin, l'étape de mise à disposition (a) peut comprendre la mise à disposition de deuxième déchets métalliques définis 17. Ces deuxième déchets métalliques définis 17 sont caractérisés par une teneur de dilution moyenne v2 en ledit premier élément XI comprise entre 0 et le premier seuil inférieur cible Xlmin- H est donc bien compris que des deuxième déchets métalliques définis 17 peuvent comprendre un métal pur, exempt de premier élément XI. Alternativement, il est possible que les deuxième déchets métalliques définis 17 soient caractérisés par une teneur de dilution moyenne v2 en ledit premier élément XI comprise entre 0 et le premier seuil supérieur cible Xlmax. Lesdits deuxième déchets métalliques définis peuvent également être caractérisés par une teneur de dilution moyenne v3 en ledit deuxième élément X2 strictement inférieure au deuxième seuil supérieur cible X2MAX. In addition, the provision step (a) may comprise the provision of master alloys and addition metals containing said first element XI. Master alloys are understood to mean alloys intended only to be added to a mixture to rectify the composition and/or structure of the raw foundry product. Some master alloys may contain more than 50% of the main addition element. In other words, master alloys correspond to alloys whose composition is known. Finally, the provision step (a) may comprise the provision of second defined metal waste 17. These second defined metal waste 17 are characterised by an average dilution content v2 of said first element XI of between 0 and the first target lower threshold Xlmin- It is therefore well understood that second defined metal waste 17 may comprise a pure metal, free of first element XI. Alternatively, it is possible for the second defined metal waste 17 to be characterised by an average dilution content v2 of said first element XI of between 0 and the first target upper threshold Xl ma x. Said second defined metal waste may also be characterised by an average dilution content v3 of said second element X2 strictly lower than the second target upper threshold X2 M AX.
De manière générale, les déchets métalliques variables 13 et/ou les premiers déchets métalliques définis 15, et/ou les deuxième déchets métalliques définis 17 sont respectivement des déchets d'aluminium variables, des premiers déchets d'aluminium définis et des deuxièmes déchets d'aluminium définis. Ainsi, il est possible d'utiliser le procédé de préparation pour réaliser un bain de métal liquide 10 correspondant à un alliage d'aluminium de la série 2XXX, 3XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 8XXX. En particulier la série 2XXXX correspond à des alliages d'aluminium comprenant du cuivre dans des proportions données, et la série 6XXX correspond à des alliages d'aluminium comprenant du silicium et du magnésium dans des proportions données. In general, the variable metal waste 13 and/or the first defined metal waste 15, and/or the second defined metal waste 17 are respectively variable aluminum waste, first defined aluminum waste and second defined aluminum waste. Thus, it is possible to use the preparation method to produce a liquid metal bath 10 corresponding to an aluminum alloy of the 2XXX, 3XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 8XXX series. In particular, the 2XXXX series corresponds to aluminum alloys comprising copper in given proportions, and the 6XXX series corresponds to aluminum alloys comprising silicon and magnesium in given proportions.
Le procédé de préparation comprend ensuite une étape de charge (b) dans laquelle tout ou partie desdits déchets métalliques variables 13 sont introduits, de préférence en continu dans un four de fusion 1, et sont fondus pour obtenir tout ou partie d'un bain de métal liquide 10.The preparation method then comprises a charging step (b) in which all or part of said variable metal waste 13 is introduced, preferably continuously into a melting furnace 1, and is melted to obtain all or part of a bath of liquid metal 10.
Le four de fusion 1 peut être un four réverbère, un four rotatif, un four à induction, de préférence un four à induction à creuset, un four cheminée ou un four sidewell. Le four réverbère est un type de four généralement rectangulaire, recouvert d'une voûte en briques réfractaires et d'une cheminée, qui réfléchit (ou réverbère) la chaleur produite dans un endroit indépendant du foyer où se situe le système de chauffe. Les fours rotatifs sont constitués d'une enveloppe cylindrique, d'axe sensiblement horizontal, qui se termine par deux structures, une à chaque extrémité. Le brûleur est situé à une extrémité et la sortie des gaz brûlés est située à l'autre extrémité, qui passe généralement à travers un système de récupération de chaleur pour préchauffer l'air soufflé avant d'être évacué par la cheminée. L'intérieur entier du four est revêtu d'un matériau réfractaire. Le carburant peut être du gaz. Le four à induction est de préférence un four à induction à creuset. Le chauffage est un chauffage par induction électromagnétique. Un four sidewell est un four constitué de deux chambres dont une première chambre sert au chargement qui communique avec la deuxième chambre. Tous ces types de four sont bien connus de l'homme du métier. Il est possible qu'avant de mettre en œuvre l'étape de charge (b), le four de fusion 1 comprenne déjà un pied de bain 11 comprenant du métal liquide provenant par exemple d'un procédé antérieur, ou de premiers déchets métalliques définis 15, et/ou de deuxième déchets métalliques définis 17. The melting furnace 1 may be a reverberatory furnace, a rotary furnace, an induction furnace, preferably a crucible induction furnace, a chimney furnace or a sidewell furnace. The reverberatory furnace is a type of furnace generally rectangular, covered with a refractory brick vault and a chimney, which reflects (or reverberates) the heat produced in a place independent of the hearth where the heating system is located. Rotary furnaces consist of a cylindrical casing, with a substantially horizontal axis, which ends in two structures, one at each end. The burner is located at one end and the outlet of the burnt gases is located at the other end, which generally passes through a heat recovery system to preheat the blown air before being evacuated by the chimney. The entire interior of the furnace is lined with a refractory material. The fuel may be gas. The induction furnace is preferably a crucible induction furnace. The heating is electromagnetic induction heating. A sidewell furnace is a furnace consisting of two chambers, the first chamber being used for loading and communicating with the second chamber. All these types of furnaces are well known to those skilled in the art. It is possible that before implementing the charging step (b), the melting furnace 1 already comprises a bath base 11 comprising liquid metal originating for example from a prior process, or from first defined metal waste 15, and/or from second defined metal waste 17.
Pour simplifier la compréhension de la figure 2, les différentes introductions dans le four de fusion 1 sont représentées par couches, il est cependant bien compris qu'une fois qu'ils sont introduits, les matériaux sont fondus pour ne former qu'un seul bain de métal liquide 10.To simplify the understanding of Figure 2, the different introductions into the melting furnace 1 are represented by layers, it is however well understood that once they are introduced, the materials are melted to form only one bath of liquid metal 10.
Selon une variante dans laquelle le bain de métal liquide 10 est un bain d'alliage d'aluminium liquide, il peut être prévu que lors de l'étape de charge (b), la température régnant dans l'enceinte de fusion du four de fusion 1 est placée à une valeur comprise entre 800°C et 1000°C. De cette manière, il est possible de garantir la fusion de tous les éléments métalliques constitutifs des déchets métalliques variables 13 et des autres déchets introduits dans l'enceinte de fusion. Il est également possible de brûler d'éventuels résidus organiques qui auraient été introduits par exemple avec les déchets métalliques variables 13. According to a variant in which the liquid metal bath 10 is a liquid aluminum alloy bath, it can be provided that during the charging step (b), the temperature prevailing in the melting chamber of the melting furnace 1 is set to a value between 800°C and 1000°C. In this way, it is possible to guarantee the melting of all the metallic elements constituting the variable metal waste 13 and the other waste introduced into the melting chamber. It is also possible to burn any organic residues which may have been introduced for example with the variable metal waste 13.
Parallèlement ou non à l'étape de charge (b), une étape de mesure (c) est mise en œuvre, dans laquelle une composition dudit bain de métal liquide 10 est mesurée en continu à l'aide d'un dispositif 3 de spectrométrie d’émission atomique de plasma induit par laser aussi appelé LIBS. Cette étape de mesure (c) est mise en œuvre de sorte à mesurer en continu au moins une teneur en ledit premier élément XI et une teneur en ledit deuxième élément X2 dans le bain de métal liquide 10. Il est donc bien compris que cette étape de mesure (c) peut être mise en œuvre de manière continue tout au long du procédé de préparation, mais également de manière ponctuelle, et ce avant, après ou pendant l'étape de charge (b). In parallel or not with the charging step (b), a measuring step (c) is implemented, in which a composition of said liquid metal bath 10 is continuously measured using a laser-induced plasma atomic emission spectrometry device 3 also called LIBS. This measuring step (c) is implemented so as to continuously measure at least a content of said first element XI and a content of said second element X2 in the liquid metal bath 10. It is therefore clearly understood that this measuring step (c) can be implemented continuously throughout the preparation process, but also punctually, and this before, after or during the charging step (b).
Pour mettre en œuvre l'étape de mesure (c), le dispositif LIBS 3 comprend une sonde de mesure 5 configurée pour incorporer des bulles d'argon dans le bain de métal liquide 10 de sorte générer un plasma dans ladite bulle d'argon ; et pour irradier ledit plasma généré dans ladite bulle d'argon par un laser pour mettre en œuvre la méthode de spectrométrie d’émission atomique de plasma induit par laser. Alternativement, il est possible de générer un plasma à la surface du bain de métal liquide 10 et d'irradier ledit plasma par le laser pour mettre en œuvre la méthode de spectrométrie d’émission atomique de plasma induit par laser. To implement the measuring step (c), the LIBS device 3 comprises a measuring probe 5 configured to incorporate argon bubbles into the liquid metal bath 10 so as to generate a plasma in said argon bubble; and to irradiate said plasma generated in said argon bubble by a laser to implement the laser-induced plasma atomic emission spectrometry method. Alternatively, it is possible to generate a plasma on the surface of the liquid metal bath 10 and to irradiate said plasma by the laser to implement the laser-induced plasma atomic emission spectrometry method.
Comme cela est illustré sur la figure 2, lors de l'étape de mesure (c), la sonde de mesure 5 peut être introduite dans le bain de métal liquide 10 inclinée selon un angle de mesure compté par rapport à la surface du bain de métal liquide 10, ledit angle de mesure étant compris entre 45° à 80°. De manière avantageuse, l'inclinaison de la sonde de mesure 5 permet à la fois de garantir une bonne évacuation des bulles d'argon hors de la sonde de mesure 5, tout en permettant de réaliser la mesure par spectrométrie d’émission atomique de plasma induit par laser. De manière avantageuse, il peut être prévu que l'étape de mesure (c) comprenne en outre une étape de détermination dans laquelle un capteur de température mesure la température du bain de métal liquide 10. De cette manière, il est possible de connaître la température du bain de métal liquide 10. Par exemple le dispositif LIBS 3 peut comprendre le capteur de température, de sorte que la mesure de la composition du bain de métal liquide 10, et de la température du bain de métal liquide 10 soient mises en oeuvre simultanément. As illustrated in FIG. 2, during the measuring step (c), the measuring probe 5 can be introduced into the liquid metal bath 10 inclined at a measuring angle measured relative to the surface of the liquid metal bath 10, said measuring angle being between 45° and 80°. Advantageously, the inclination of the measuring probe 5 makes it possible both to guarantee good evacuation of the argon bubbles from the measuring probe 5, while making it possible to carry out the measurement by laser-induced plasma atomic emission spectrometry. Advantageously, it may be provided that the measuring step (c) further comprises a determining step in which a temperature sensor measures the temperature of the liquid metal bath 10. In this way, it is possible to know the temperature of the liquid metal bath 10. For example, the LIBS device 3 may comprise the temperature sensor, so that the measurement of the composition of the liquid metal bath 10, and of the temperature of the liquid metal bath 10 are implemented simultaneously.
L'étape de mesure (c) permet de déterminer des conditions d'interruption d'introduction des déchets métalliques variables 13 lors de l'étape de charge (b). En effet, une telle introduction est interrompue lorsque ladite teneur en ledit premier élément XI mesurée dans le bain de métal liquide 10 atteint une valeur XlmaxLiBs telle que 0,9* Xlmax < XlmaxuBs Xlmax ou de préférence 0,95* Xlmax < XlmaxuBs 0,99*Xlmax , ou lorsque ladite teneur en ledit deuxième élément X2 mesurée dans le bain de métal liquide 10 atteint une valeur X2maxuBs telle que 0,9* X2max <X2max iBs < X2max ou de préférence 0,95* X2max <X2maxuBS < 0,99*X2max . De manière préférée, il peut être prévu l'introduction de déchets soit interrompue lorsque XlmaxuBs = p * Xlmax et/ou X2 axLiBs =p* X2max , avec p pouvant prendre une valeur parmi 0,90 ou 0,91 ou 0,92 ou 0,93 ou 0,94 ou 0,95 ou 0,96 ou 0,97 ou 0,98 ou 0,99 ou 1. The measuring step (c) makes it possible to determine conditions for interrupting the introduction of the variable metal waste 13 during the charging step (b). Indeed, such an introduction is interrupted when said content of said first element XI measured in the liquid metal bath 10 reaches a value Xl ma xLiBs such that 0.9* Xl ma x < Xl max uBs Xl max or preferably 0.95* Xl max < Xl max uBs 0.99*Xl max , or when said content of said second element X2 measured in the liquid metal bath 10 reaches a value X2 max uBs such that 0.9* X2 max <X2 max iBs < X2 max or preferably 0.95* X2 max <X2 max uBS < 0.99*X2 max . Preferably, it may be provided that the introduction of waste is interrupted when Xl max uBs = p * Xl max and/or X2 axLiBs =p* X2 max , with p being able to take a value among 0.90 or 0.91 or 0.92 or 0.93 or 0.94 or 0.95 or 0.96 or 0.97 or 0.98 or 0.99 or 1.
Selon un mode préféré, l'étape de charge (b) comprend une étape de régulation prenant en compte les cinétiques de dissolution des éléments XI et/ou X2. La régulation basée sur la cinétique de dissolution des éléments XI et/ou X2 est possible grâce à la mesure LIBS en continu de la teneur des éléments XI et X2 dans le métal liquide. Il est possible de réguler la quantité de déchets métalliques variables à ajouter sans dépasser la valeur XlmaxuBs et/ou X2maXLiBs à partir de la composition mesurée par LIBS de l'élément XI et/ou X2 à un instant t. Il est en effet possible de prédire la dissolution de l'élément XI ou X2 en prenant en compte les dérivés de la courbe de composition mesurée en fonction du temps. Un principe de l'étape de régulation est illustré en figure 5. According to a preferred embodiment, the loading step (b) comprises a regulation step taking into account the dissolution kinetics of the elements XI and/or X2. The regulation based on the dissolution kinetics of the elements XI and/or X2 is possible thanks to the continuous LIBS measurement of the content of the elements XI and X2 in the liquid metal. It is possible to regulate the quantity of variable metal waste to be added without exceeding the value Xl max uBs and/or X2 maX LiBs from the composition measured by LIBS of the element XI and/or X2 at a time t. It is indeed possible to predict the dissolution of the element XI or X2 by taking into account the derivatives of the composition curve measured as a function of time. A principle of the regulation step is illustrated in FIG. 5.
La cinétique de dissolution dépend non seulement de l'élément considéré, mais aussi de la morphologie des déchets métalliques variables (taille, géométrie) considérés, la température du métal liquide... Chaque cinétique de dissolution se caractérise par une fonction f reliant la teneur XI (ou X2) en fonction du temps et la quantité de déchets métalliques variables ajoutés. L'intérêt du LIBS est la possibilité de mesurer en continu la composition, Il est ainsi possible pour un type de déchet métallique variable donné et des conditions de fusion données, de connaître à tout instant l'évolution de la composition en fonction de la quantité ajoutée. L'intérêt de cette étape de régulation est de pouvoir éviter l'étape de dilution (e). The dissolution kinetics depends not only on the element considered, but also on the morphology of the variable metal waste considered (size, geometry), the temperature of the liquid metal, etc. Each dissolution kinetics is characterized by a function f linking the content XI (or X2) as a function of time and the quantity of variable metal waste added. The advantage of LIBS is the possibility of continuously measuring the composition. It is thus possible for a given type of variable metal waste and given melting conditions to know at any time the evolution of the composition as a function of the quantity added. The advantage of this regulation step is to be able to avoid the dilution step (e).
Le procédé de préparation comprend également une étape d'ajustement (d) mise en oeuvre si la teneur en ledit premier élément XI mesurée dans le bain de métal liquide 10 lors de l'étape de mesure (c) est inférieure au premier seuil inférieur cible Xlmin- Dans ce cas, une quantité m2 de premiers déchets métalliques définis 15 est introduite dans le four de fusion 1. Lors de cette étape, il est également possible qu'une quantité m3 d'alliages mères et métaux d’addition contenant ledit premier élément XI soit introduite dans le four de fusion 1, lesdites quantités m2 et m3 étant comptées en kilogrammes. De cette manière, il est possible d'ajuster la composition du bain de métal liquide 10 à partir de déchets dont la quantité est connue de manière plus précise. Comme il l'a été précisé précédemment, l'étape d'ajustement (d) peut être mise en oeuvre avant l'étape de charge b), par exemple pour former le pied de bain 11.The preparation method also comprises an adjustment step (d) implemented if the content of said first element XI measured in the liquid metal bath 10 during the measurement step (c) is lower than the first target lower threshold Xlmin- In this case, a quantity m2 of first defined metal waste 15 is introduced into the melting furnace 1. During this step, it is also possible for a quantity m3 of master alloys and addition metals containing said first element XI to be introduced into the melting furnace 1, said quantities m2 and m3 being counted in kilograms. In this way, it is possible to adjust the composition of the liquid metal bath 10 from waste whose quantity is known more precisely. As previously specified, the adjustment step (d) can be implemented before the charging step b), for example to form the bath foot 11.
Le procédé de préparation peut aussi comprendre une étape de dilution (e) mise en oeuvre si la teneur en ledit premier élément XI mesurée dans le bain de métal liquide 10 lors de l'étape de mesure (c) est strictement supérieure au premier seuil supérieur cible Xlmax, ou si la teneur en ledit deuxième élément X2 mesurée dans le bain de métal liquide 10 lors de l'étape de mesure (c) est strictement supérieure au deuxième seuil supérieur cible X2max. Dans ce cas, une quantité m4 de deuxième déchets métalliques définis 17 est introduite dans le four de fusion 1 ladite quantité m4 étant comptée en kilogrammes. De manière générale l'étape de charge (b) est mise en oeuvre avant l'étape de dilution (e). The preparation method may also comprise a dilution step (e) implemented if the content of said first element XI measured in the liquid metal bath 10 during the measurement step (c) is strictly greater than the first target upper threshold Xl ma x, or if the content of said second element X2 measured in the liquid metal bath 10 during the measurement step (c) is strictly greater than the second target upper threshold X2 max . In this case, a quantity m4 of second defined metal waste 17 is introduced into the melting furnace 1, said quantity m4 being counted in kilograms. Generally, the charging step (b) is implemented before the dilution step (e).
Les dispositions précédemment décrites et notamment les étapes (a), (b), (c), (d), et (e) permettant de proposer un procédé de préparation pour réaliser un bain de métal liquide 10 à partir de déchets métalliques variables 13 et définis, sans nécessiter d'étape de tri préalablement à la fusion des métaux introduits. Ainsi, il est possible d'obtenir un bain de métal liquide 10 de composition précise à partir de déchets provenant en partie d'un fournisseur externe, et dont la composition est très variable. The previously described arrangements and in particular steps (a), (b), (c), (d), and (e) make it possible to propose a preparation method for producing a liquid metal bath 10 from variable and defined metal waste 13, without requiring a sorting step prior to the melting of the metals introduced. Thus, it is possible to obtain a liquid metal bath 10 of precise composition from waste partly coming from an external supplier, and the composition of which is very variable.
Par ailleurs, la mesure en continu de la composition par une méthode LIBS permet de réduire le temps nécessaire pour obtenir la composition du bain de métal liquide 10, ce qui permet de diminuer la durée du procédé, et donc de réduire la consommation d'énergie associée à la fusion des métaux. Furthermore, continuous measurement of the composition by a LIBS method makes it possible to reduce the time required to obtain the composition of the liquid metal bath 10, which makes it possible to reduce the duration of the process, and therefore to reduce the energy consumption associated with the melting of metals.
Suite à la préparation du bain de métal liquide 10, le procédé de préparation peut comprendre une étape de décrassage dans laquelle un dispositif d'agitation est introduit dans le bain de métal liquide 10 transféré dans une enceinte de maintien (non représentée), pour agiter ledit bain de métal liquide 10 de sorte à extraire du gaz éventuellement contenu dans le bain de métal liquide 10. De cette manière, il est possible de préparer un bain de métal liquide 10 prêt à être coulé. Following the preparation of the liquid metal bath 10, the preparation method may comprise a cleaning step in which a stirring device is introduced into the liquid metal bath 10 transferred into a holding enclosure (not shown), to stir said liquid metal bath 10 so as to extract gas possibly contained in the liquid metal bath 10. In this way, it is possible to prepare a liquid metal bath 10 ready to be cast.
Cette étape de décrassage peut comprendre en outre l'addition d'un agent d'affinage de grain, notamment du Titane, ledit agent d'affinage de grain étant configuré pour permettre une germination de grains d'alliage d'aluminium solide. De manière avantageuse, l'ajout d'un agent d'affinage de grain permet d'obtenir après la coulée du bain d'aluminium liquide, un alliage d'aluminium solide de meilleure qualité. This degreasing step may further comprise the addition of a grain refining agent, in particular titanium, said grain refining agent being configured to allow germination of solid aluminum alloy grains. Advantageously, the addition of a grain refining agent grain refining allows to obtain after casting the liquid aluminum bath, a solid aluminum alloy of better quality.
Le procédé de préparation et sa mise en oeuvre pourra être mieux compris sur la base de l'exemple donné ci-dessous en référence aux figures 3 à 5, donné à titre d'exemple non limitatif. The preparation process and its implementation can be better understood on the basis of the example given below with reference to Figures 3 to 5, given as a non-limiting example.
Exemple de réalisation : Example of implementation:
Pour cet exemple, le procédé de préparation vise à préparer un bain de métal liquide 10 d'un alliage d'aluminium ayant une composition chimique comprenant du silicium Si, et du fer Fe comme premier élément XI. On vise une teneur clsi en Si égale à 0,95 pds%. Comme le montre le tableau 1, la composition cible en Si, clsi, peut être comprise de 0,93 pds% correspondant à XIMIN si à 0,97 pds% correspondant à XIMAX SI. , On vise aussi une teneur elfe en Fe égale à 0,35 pds%. Comme le montre le tableau 1, la composition cible elfe est comprise de 0,30 pds% correspondant à XIMIN FE à 0,40 pds% correspondant à XIMAX Fe. , Les teneurs sont exprimées en pourcentage massique , noté aussi pds% ou poids%. Ainsi, et comme cela est illustré dans le tableaul, il est possible d'extraire la valeur des ratios (Xlmax i -XImin i)/cli. La composition cible peut comprendre également un deuxième élément X2 correspondant au titane Ti. Le titane peut être présent dans ladite composition chimique à une deuxième teneur c2ti, inférieure à un deuxième seuil supérieur cible X2max qui est égal à 0,05 pds% dans cet exemple (tableau 2).For this example, the preparation method aims to prepare a bath of liquid metal 10 of an aluminum alloy having a chemical composition comprising silicon Si, and iron Fe as the first element XI. A Si content clsi equal to 0.95 wt% is targeted. As shown in Table 1, the target Si composition, clsi, can be comprised from 0.93 wt% corresponding to XIMIN si to 0.97 wt% corresponding to XIMAX SI. A Fe content elfe equal to 0.35 wt% is also targeted. As shown in Table 1, the target composition elfe is comprised from 0.30 wt% corresponding to XIMIN FE to 0.40 wt% corresponding to XIMAX Fe. The contents are expressed as a mass percentage, also noted wt% or weight%. Thus, and as illustrated in Table 1, it is possible to extract the value of the ratios (Xl ma xi -XImin i)/cli. The target composition may also comprise a second element X2 corresponding to titanium Ti. Titanium may be present in said chemical composition at a second content c2ti, lower than a second target upper threshold X2 max which is equal to 0.05 wt% in this example (Table 2).
[Table 1] - Composition cible (en poids %) du bain de métal liquide à préparer [Table 1] - Target composition (in weight %) of the liquid metal bath to be prepared
Avant de procéder à l'étape de charge (b), une étape de mesure (c) a été mise en oeuvre afin de mesurer la composition du pied de bain (11) contenu dans le four de fusion 1, ce pied de bain 11 est constitué de métal liquide provenant d'un procédé antérieur. Before proceeding with the charging step (b), a measuring step (c) was implemented in order to measure the composition of the bath foot (11) contained in the melting furnace 1, this bath foot 11 is made up of liquid metal originating from a previous process.
La mesure ainsi réalisée permet d'obtenir la composition du bain de métal liquide représenté dans le tableau 2. Le pied de bain contient du Si, du Fe et du Ti, le reste étant de l'aluminium. The measurement thus carried out makes it possible to obtain the composition of the liquid metal bath shown in Table 2. The bath base contains Si, Fe and Ti, the remainder being aluminium.
[Table 2] - Composition du pied de bain (en poids %) Une étape de mise à disposition (a) de déchets métalliques variables 13 est alors mise en oeuvre. Les déchets métalliques variable 13 sont caractérisés par la composition décrite dans le tableau 3 concernant les éléments Si, Fe et Ti respectivement (Ylsi, Ylfe, Y2). Il est possible d'extraire la valeur des ratios (Ymax i -Ymin i /w,). [Table 2] - Composition of the bath foot (by weight %) A step of making available (a) variable metal waste 13 is then implemented. The variable metal waste 13 is characterized by the composition described in Table 3 concerning the elements Si, Fe and Ti respectively (Ylsi, Ylfe, Y2). It is possible to extract the value of the ratios (Y max i -Ymin i /w,).
[Table 3] - Composition des déchets métalliques variables (en poids %) [Table 3] - Composition of variable metal waste (by weight %)
La comparaison graphique entre la variabilité de la composition du métal (Ylsi, Ylfe, Y2) et celle de la cible (Xlsi, Xlfe, X2) est représenté sur la figure 3. The graphical comparison between the variability of the metal composition (Ylsi, Ylfe, Y2) and that of the target (Xlsi, Xlfe, X2) is shown in Figure 3.
Pour fabriquer un bain de métal liquide 10 ayant une composition qui tende vers la composition cible (Xlsi, Xlfe, X2), l'étape de mesure (c) est mise en oeuvre en continu et en temps réel à l'aide d'un capteur LIBS. La figure 4 représente la composition du bain de métal liquide en chacun des éléments Si, Fe et Ti en fonction du temps pendant l'étape de mesure (c). To manufacture a liquid metal bath 10 having a composition tending towards the target composition (Xlsi, Xlfe, X2), the measuring step (c) is implemented continuously and in real time using a LIBS sensor. FIG. 4 represents the composition of the liquid metal bath in each of the elements Si, Fe and Ti as a function of time during the measuring step (c).
Comme on peut le voir sur la figure 4, le procédé de préparation comprend les étapes suivantes :As can be seen in Figure 4, the preparation process includes the following steps:
1. fusion et stabilisation de la composition du pied de bain ; 1. fusion and stabilization of the bath foot composition;
2. étape de charge (b) comprenant l'ajout de déchets métalliques variables 13 ; 2. charging step (b) comprising the addition of variable metal waste 13;
3. atteinte de la composition cible par l'interruption de l'étape de charge (b). 3. achievement of the target composition by interrupting the charging step (b).
La figure 4 illustre notamment l'évolution de la composition des éléments Si, Fe, et Ti mesurés lors de l'étape de mesure (c) au cours du temps. Figure 4 illustrates in particular the evolution of the composition of the elements Si, Fe, and Ti measured during measurement step (c) over time.
Comme on peut le voir sur la figure 4, l'étape de charge (b) est interrompue lorsque la teneur d'au moins un des éléments (Si, Fe ou Ti) a atteint la limite 0,97* Xlmax. Ici, c'est la teneur en Si qui a atteint la valeur de 0,94 wt% qui est égale à 0,97*Xmax si au voisinage d'un temps de 40 min.As can be seen in Figure 4, the charging step (b) is interrupted when the content of at least one of the elements (Si, Fe or Ti) has reached the limit 0.97*Xl ma x. Here, it is the Si content that has reached the value of 0.94 wt% which is equal to 0.97*X max si in the vicinity of a time of 40 min.
Dans ce cas, à l'issue de l'interruption, la composition finale obtenue étant comprise dans les intervalles définis dans le tableau 1, il n'est donc pas prévu de mettre en oeuvre d'étape d'ajustement (d), ni d'étape de dilution (e). In this case, at the end of the interruption, the final composition obtained being included in the intervals defined in table 1, it is therefore not planned to implement an adjustment step (d), nor a dilution step (e).
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| DE SARO ROBERT ET AL: "In Situ, Real Time Measurement of Melt Constituents in the Aluminum, Glass, and Steel Industries Final Report", 31 January 2005 (2005-01-31), pages 1 - 55, XP093093740, Retrieved from the Internet <URL:https://www.osti.gov/servlets/purl/882367> [retrieved on 20231020] * |
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