Brevet FR2138031A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un procédé pour la production de panneaux en aluminium (y compris en alliages d'aluminium), et en particulier de panneaux en aluminium utilisés dans des buts architecturaux, par exemple pour le revê-5 tement des bâtiments. En général, dans la production des feuilles d'aluminium, il est pris grand soin d'obtenir un fini de surface très fin, et dans ce but, le métal est passé un certain nombre de fois à travers un laminoir à froid pour obtenir une surface 10 aussi lisse que possible. Cependant, il est reconnu que dans différents buts architecturaux il est préférable du point de vue esthétique d'utiliser des panneaux en aluminium ayant une surface rugueuse d'une façon définie. Ainsi, pour les surfaces extérieures des 15 immeubles, il est parfois désiré que la surface du panneau ait des points ou des crêtes élevés définis localement pour réduire les surfaces planes pouvant produire des réflexions afin d'éviter les caractéristiques d'un miroir. La production d'aluminium sous la forme de bandes 20 minces par coulée dans un moule défini par deux surfaces mobiles, telles que les pourtours de deux cylindres rotatifs refroidis, les surfaces opposées de deux bandes parallèles refroidies par de l'eau ou les surfaces d'un cylindre refroidi par de l'eau et d'une bande enroulée partiellement autour d'une 25 partie de la surface du cylindre, est connue depuis longtemps. La bande mince produite de cette façon est habituellement utilisée comme matière première à partir de laquelle des produits en aluminium sont formés par laminage à froid. Ces produits sont habituellement utilisés pour obtenir des bandes d'alumi-50 nium relativement épaisses à partir desquelles sont découpées des pièces pour l'extrusion par chocs. Il a été proposé aussi de couler du métal en feuille en captant du métal d'un bain de métal en fusion par immersion d'une partie d'un cylindre tournant refroidi dans le bain pour 35 former, au dessus du niveau du métal liquide, une couche de métal refroidi sur la surface du cylindre, cette couche solidifiée étant tirée de la partie supérieure du cylindre. Ce 72 17644 2 2138031 procédé présente des difficnltép considérables, et il est -ficile de commander la vitesse de refroidissement du métal sans modifier l'épaisseur de la couche formée. En fait, il P été constaté que ce procédé est plus facile à utiliser pour 5 former des feuilles de plomb dont le point de fusion (327°C) est bien inférieur à celui de l'aluminium (660°C) Il a été proposé aussi de produire des panneaux er. aluminium à surface rugueuse en moulant le métal dans des moitiés permanents ouverts. Cependant, ce procédé est très lent, 10 et en raison des problèmes relatifs à la distribution du méte^ il a été constaté qu'il est à peu près impossible de mouler des panneaux à l'échelle industrielle pour une épaisseur inférieure à 10 à 15 mm. Comme l'ensemble de l'opération dépend de la compétence du conducteur de l'équipement, il eot extrêK,^-15 ment difficile de maintenir une qualité regulière pendant In fabrication de panneaux pour le revêtement d'un bâtiment ira-portant. En raison de la lenteur de la production- J l*x6cu*lnj-. d'une telle commande peut demander six mois ou plus pour être terminée. 20 La présente invention a pour objet un procédé pour la production de de panneaux en aluminium ayant des surfaces présentant des points ou des crêtes élevés localement d'un*» façon définie, avec une épaisseur inférieure et à une vitesse supérieure (et une uniformité supérieure des caractéristiqne*» 25 de la surface) à celles pouvant être obtenues avec les procédés connus de moulage dans des moules permanents. Selon l'invention., l'aluminium peut être moulé en continu pour obtenir une bande ayant l'épaisseur désirée, par exemple entre 1 et 5 mm. Tous les procédés pour couler l'aluminium d'une façon 30 continue sous la forme d'une bande mince, cherchent à obtenir» une surface aussi plane que possible sur les deux faces de la bande et à améliorer le fini de surface par laminage à froid consécutif avec réduction substantielle de l'épaisseur de la bande coulée initiale. 35 Par contre, la présente invention concerne un procédé pour la production d'aluminium à surface rugueuse esthétique convenant pour l'utilisation sous la forme de panneaux et de 72 17644 3 2138031 feuilles dans des buts architecturaux. Selon l'invention un produit en aluminium à surface rugueuse est formé en coulant d'une façon continue de l'aluminium en fusion sur une surface mobile refroidie, sur une épaisseur jusqu'à 6 mm, mais de pré-5 férence de 1 à 2 mm, la surface de I ' aluminium distante de la surface mobile refroidie étant entièrement libre pendant la coulée jusqu'à ce que la solidification de la surface extérieure de l'aluminium soit complète. Bien que le procédé selon l'invention puisse être 10 utilisé.en coulant l'aluminium en fusion sur une partie mobile vers le haut d'une bande d'acier plane refroidie par de l'eau, il est préférable de couler le métal sur la surface d'un cylindre refroidi par de l'eau et tournant autour d'un axe horizontal, en envoyant le métal en fusion à partir d'une goulotte 15 d'alimentation,sur la surface du tambour en un point au-dessus de l'axe et avant le point supérieur de la surface du cylindre. Le bord avant de la goulotte est maintenu pratiquement en contact avec la surface du cylindre afin qu'un bain peu épais de métal soit maintenu sur la surface du cylindre. Une couche ou 20 feuille d'.aluminium solidifiée est formée sur la surface du cylindre et elle adhère légèrement à cette surface. Pendant la rotation du cylindre, la feuille d*aluminium déjà formée tire de l'aluminium supplémentaire de ce bain. L'épaisseur de la bande continue produite de cette façon dépend de la vitesse de 25 rotation du tambour et de la profondeur du bain de métal en fusion, ainsi que des caractéristiques de transfert de la chaleur du cylindre métallique refroidi. La bande d'aluminium doit rester en contact avec le cylindre au moins jusqu'à ce qu'elle ait atteint une température pour laquelle la résistance est 30 suffisante pour permettre sa séparation du cylindre et son passage dans un équipement de bobinage. Il a été constaté que pour former une bande d'une épaisseur de 1 mm, la vitesse de coulée peut être d'environ 3 m/mn, cette vitesse descendant à environ 2 m/mn pour 1me bande d'une épaisseur de 2 mm. La profondeur du 35 bain de métal en fusion pour les plus grandes épaisseurs de bandes est d'environ 20 mm, tandis que la profondeur minimale du bain est dans la pratique" d'environ 5 à 6 mm, épaisseur en- 72 17644 4 2138031 dessous de laquelle des difficultés apparaissent pour maintenir une feuille cohérente sur toute la largeur du cylindre refroidi. Il a été constaté que l'aluminium de la pureté com-5 merciale peut être coulé de cette façon pour obtenir un produit ayant une surface rugueuse esthétique. Avec le refroidissement d'une couche relativement mince, d'aluminium en fusion de cette façon, il a été constaté que la solidification de l'aluminium n'a pas lieu d'une façon homogène. En refroidissant 10 l'aluminium à partir d'une face, il a été constaté qu'une surface irrégulière esthétique se forme sur le côté supérieur libre en raison de la progression de la solidification à partir de centres individuels de croissance dans la phase solide. L'irrégularité de la surface supérieure libre est augmentée 15 dans une certaine mesure si la surface du cylindre refroidi est aussi un peu rugueuse. Il a été constaté que le procédé selon l'invention peut être particulièrement utilisé pour 1'aluminium commercial d'une pureté d'au moins 99,5%. Pour obtenir la-surface la plus 20 rugueuse possible, aucune addition d'affineur de grains en bibo-rure de titane n'est faite dans le métal en fusion, et le métal est de préférence coulé dans des conditions telles qu'une certaine quantité de granules à l'état solide se forme dans le métal contenu dans le distributeur (avant l'entrée du métal den? 25 la couche en cours de solidification en contact avec le cylindre). Pour obtenir la surface rugueuse désirée, il est préféra-.ble que le métal arrive dans la goulotte de distribution à une température de 700°C à ?10°C. Il est possible d'obtenir une surface rugueuse encore plus prononcée à une température comprise $0 entre 690°C et 700°C, mais avec un certain risque de formation de fissures dans la bande. Le procédé selon l'invention peut être utilisé seulement pour l'aluminium et les alliages d'aluminium ayant une plage faible de solidification, c'est-à-dire jusqu'à 20°C envi» 35 ron mais ne dépassant pas sensiblement cette valeur. L'aluminium de pureté commerciale a en fait une plage de solidification d' environ 10°C en. raison ;de la teneur appréciable en fer 72 17644 5 2138031 et en silicium en tant qu'impuretés. Il a été constaté que pour obtenir des résultats satisfaisants selon l'invention, le rapport Fe/Si doit être au moins de 1,5/1 et de préférence 2/1 ou plus. De préférence, la teneur en Fe est comprise entre 5 0,17 et 0,20% et la teneur en Si entre 0,08 et 0,10%. Ces proportions de Fe et de Si réduisent la formation de fissures dans la bande obtenue par coulée. Bien qu'il soit préférable que d'autres éléments soient seulement présents dans le métal en quantités normales 10 d'impuretés de l'aluminium d'une pureté commerciale (ne dépassant pas 0,2% au total), des quantités faibles d'éléments d'alliage (autres que Fe et Si) peuvent cependant être incorporées du moment qu'une plage étroite des températures de solidification est conservée. Cependant, la quantité totale d'éléments 15 d'alliage, y compris des impuretés inévitables, ne doit pas dépasser 0,5% pour éviter l'extension de la plage de solidification et l'augmentation du risque de fendillement» Pour obtenir une bande satisfaisante, l'inclinaison vers le haut de la surface mobile sur laquelle la bande est 20 coulée ne doit pas dépasser 60° par rapport à l'horizontale, et cette inclinaison est de préférence comprise entre 20° et 40°. C'est le cas aussi bien quand la bande est coulée sur la surface supérieure d'une bande sans fin que dans le cas où la bande est coulée sur un cylindre. Dans ce dernier cas, le bain 25 de métal est en contact avec la surface du cylindre de préférence environ 40° en avant du point supérieur du cylindre, c'est-à-dire une position pour laquelle la tangente à la surface du cylindre est inclinée d'environ 40° par rapport à l'horizontale. 30 Pour obtenir une surface un peu plus lisse mais un peu ondulée, un affineur de grain tel que du biborue de titane peut être ajouté dans des proportions courantes, c'est-à-dire en quantité suffisante pour qu'il existe 0,07 à 0,6 parties de biborure de titane pour 100 parties d'aluminium. Quand cette 35 matière est incorporée, il est préférable d'envoyer le métal à la goulotte de distribution à une température comprise entre 720°C et 740°Cr les autres conditions restant identiques sous 72 17644 6 2138031 tous les rapports. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés 5 sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élsvati^r latérale d'un appareil à cylindre pour la production d'une bande d'aluminium selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, et 10 - la figure 2 est une vue en plan de l'appareil de l'appareil de la figure 1. L'appareil représenté sur la figure 1 comporte un cylindre de coulée 1 monté pour tourner sur des rouleaux 2 montés sur un bâti non représenté. Une extrémité 3 La goulotte de distribution est représentée en plar; 30 sur la figure 2 (le tube plongeur et le dispositif à flotteur n'étant pas représentés pour simplifier le dessin). Le métal arrive dans la goulotte 10 et il s'étale sur la largeur de la goulotte par l'action de déflecteurs réglables 12 pour le marn-tien d'un bain 14 d'une profondeur sensiblement uniforme en 35 contact avec le pourtour du cylindre 1. La goulotte est munie d'une bande en matière isolante flexible Fiberfrax à son borè avant en contact avec le cylindre pour établir un joint empê 72 17644 7 2138031 chant l'écoulement vers le bas le long de la surface du cylindre. La goulotte de distribution est mobile verticalement et horizontalement par rapport au cylindre pour permettre le 5 réglage de la position pour laquelle le bain de métal en fusion 14 est maintenu. La vitesse de rotation du cylindre est réglée pour que le métal soit entièrement solidifié sur toute son épaisseur avant qu'il atteigne le point haut du cylindre, et par suite le métal subit un refroidissement supplémentaire 10 par contact avec le cylindre et avec l'air avant d'arriver au point d'extraction au rouleau 15 autour duquel il est courbé en sens inverse pour être dirigé vers une table à rouleaux 16 à partir de laquelle il peut passer vers un appareil à bobiner ou peut être coupé en panneaux de la longueur voulue. 15 ' Ùn sabot d'extraction 17 assure la séparation de la bande du cylindre 1 immédiatement après le point de décollage. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 72 17644 8 2138031 REVENDICATIONS 1) Procédé pour produire par coulée une bande d'aluminium à surface rugueuse caractérisé par l'établissement d'un bain d'aluminium en contact avec la surface refroidie soit 5 d'une bande inclinée circulant vers le haut, soit de la surface inclinée d'un tambour refroidi, l'inclinaison de la surface par rapport à l'horizontale étant de 20° à 60° au point de contact avec le bain d'aluminium, l'aluminium étant envoyé à une température comprise entre 690°C et 710°C et ayant une plage 10 de solidification ne dépassant pas 20°C et une teneur totale en éléments d'alliage, y compris les impuretés, ne dépassant pas 0,5%, et le maintien de là bande en contact avec la surface refroidie pendant une durée d'au moins 5 secondes, la surface supérieure de l'aluminium tirée vers le haut à partir du bain 15 d'aluminium, soit par la bande soit par le cylindre, étant exempt de contraintes jusqu'à ce que la solidification soit complète. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bain de métal est maintenu en contact avec la surface 20 d'un cylindre tournant autour d'un axe horizontal refroidi par de l'eau, en un point situé entre 20° et 40° avant le point haut supérieur du cylindre, la profondeur du bain étant choisie par rapport à la vitesse de rotation du cylindre, pour tirer du bain une bande d'aluminium ayant une épaisseur comprise en-25 tre 1 et 5 mm, et l'aluminium envoyé pour former le bain ayant •une teneur en fer de 0,17 à 0,20% et une teneur en silicium de 0,08 à 0,10% 3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'aluminium en fusion contient 0,07 à ,0 0,6 partie de diborure de titane par 100 parties d'aluminium, l'aluminium étant envoyé dans le bain à une température de 720°C à 740°C. 4) Bande d'aluminium obtenue par le procédé d'une des revendications 1 à 3.