Brevet FR3126426A1 — publié le 20230303

L’invention concerne le procédé de fusion d’une charge d’aluminium, comprenant : l'approvisionnement d’une charge d’aluminium (11, 12, 13) dont au moins 15 % en poids est sous forme de bol de forme essentiellement cylindrique (11) de hauteur h et de diamètre maximal d ; le chargement de ladite charge dans un four à induction cylindrique (10) de hauteur H et de diamètre intérieur maximal D dans lequel la direction de la hauteur dudit bol est sensiblement parallèle à la direction de la hauteur du four ; la fusion de ladite charge par induction pour obtenir un bain de métal liquide (2) ; optionnellement la mise au titre dudit métal liquide dans lequel dans lequel d est dans la plage 0,7 D à 0,97 D et de préférence dans la plage 0,84 D à 0,92 D. Figure 1 FIGURES PROCEDE DE FUSION DE CHARGE D’ALUMINIUM UTILISANT UN FOUR A INDUCTION L'invention concerne la fusion de produits en aluminium et la fabrication de produits intermédiaires en alliage d'aluminium, tels que notamment des plaques de laminage, billettes de filage ou blocs de forge, à l’aide d’un four à induction. ART ANTERIEUR L’empreinte carbone de la fabrication d’aluminium est beaucoup plus faible quand les produits sont obtenus par recyclage de matières premières existantes qu’à partir d’aluminium primaire obtenu par électrolyse. Il est donc important de développer des procédés permettant de refondre de façon économique et efficace les matières premières pour recyclage. De plus les fours à induction pour lesquels la fusion est réalisée de manière électrique sont favorable en ce qui concerne les émissions de carbone que les fours à gaz en particulier quand l’électricité utilisée est obtenue sans émissions. L’efficacité industrielle des fours à induction est cependant souvent inférieure à celle des fours à gaz en raison de la plus faible vitesse de fusion, de la dimension limitée et de la difficulté de chargement du four. Le brevet EP1101830 décrit un procédé de fabrication d'un produit intermédiaire, tel qu'une plaque, une billette ou un bloc de forge, en un alliage d'aluminium déterminé de la série 7000 est caractérisé en ce qu'il comprend :- a) la fourniture de produits à recycler tels que ferrailles et chutes d'usinage d'au moins un deuxième alliage de la série 7000 ayant une teneur cible, en au moins un deuxième élément anti-recristallisation tel que Zr ou Cr, supérieure à la teneur maximale acceptable pour l'alliage déterminé ; b) au moins une étape d'affinage des ferrailles et chutes, permettant la réduction de la teneur de ce deuxième élément anti-recristallisation à une valeur inférieure à la teneur maximale acceptable dans l'alliage déterminé ; c) l'élaboration d'un lot de métal liquide à partir du métal pur issu de l'opération d'affinage ; d) la formation du produit intermédiaire (100) par coulée (40) du métal liquide. Le brevet EP1913166 décrit un procédé de fusion de scrap en alliage d'aluminium contenant du lithium dans lequel(i) on approvisionne du scrap contenant des alliages de type aluminium-lithium (étape d'approvisionnement) ;(ii) on prépare un lit initial de métal liquide d'une première composition (étape de préparation du lit initial de métal liquide) dans un four de fusion ;(iii) on charge ledit scrap sur ledit lit initial de métal liquide de façon à créer à la surface dudit lit de métal liquide un matelas flottant dudit scrap (étape de chargement) ;(iv) on fait fondre ledit matelas de scrap de façon à obtenir un bain de métal liquide d'une seconde composition pouvant être égale ou différente de la première composition (étape de fusion du matelas) ;(v) on prélève le métal liquide (étape de prélèvement) dudit bain de métal liquide d'une seconde composition. Le brevet US6393044 décrit un système de fusion par induction qui utilise un creuset formé d'un matériau qui a une résistivité électrique élevée ou une perméabilité magnétique élevée et une ou plusieurs bobines d'induction formées à partir d'un câble enroulé constitué de plusieurs conducteurs en cuivre isolés individuellement pour former un four à induction qui, avec son alimentation, offre un design compact. La fusion dans les fours à induction est particulièrement utile pour la fusion de matières premières pour recyclage. Les types matières premières pour recyclage en aluminium et alliage d’aluminium (connus notamment sous le nom de "scrap") sont décrits dans la norme EN 12258-3. Dans plusieurs industries, les procédés de fabrication de produits métalliques finis par usinage, transformation, découpage,... de produits intermédiaires génèrent des quantités importantes de copeaux et de chutes d'usinage. Ces excédents de matière retirés des produits intermédiaires au cours des procédés de fabrication par des opérations de tournage, de décolletage, de rabotage, de fraisage, de surfaçage, de détourage, de perçage, de taraudage, de filetage, de sciage, d'alésage, ou d'usinage de finition, ou des opérations similaires. Ce type de scrap concerne aussi bien les morceaux de petites dimensions de type tournures, tels que les copeaux, que les morceaux de plus grandes dimensions, de type scrap déchiqueté tels que les chutes de découpe ou de cisaillage de tôles minces ou épaisses, de profilés, de plaques, de billettes. D’autres types de scrap communément utilisés dans les procédés de recyclage sont les emballages usagés tels que les boites boissons usagées et les emballages alimentaires usagés. Le scrap peut être sous différentes formes telles que des formes préparées, en vrac, broyées, mises en formes de granules, compactées, propres, revêtues, anodisées, corroyées, destinées à une fusion directe. Ainsi dans certain cas le scrap subi au moins une première transformation pour le rendre apte à une fusion directe, telle qu'un compactage (de manière à produire, par exemple, des "briques") ou une fusion (de manière à produire des lingots de refusion tels que des "bols"). Cette première transformation peut permettre de simplifier le transport, la manutention, la fusion et/ou le stockage des chutes et copeaux et contribuer à améliorer le scrap en diminuant les résidus d’huile et en obtenant une composition homogène. Un lingot de refusion est ainsi un métal coulé dans une forme propre à être refondue, ayant éventuellement subi certains traitements métallurgiques visant à rectifier la composition et/ou à retirer certaines impuretés métalliques ou non métalliques. Un bol est un lingot de refusion dont le poids est typiquement de 500 kg. Les bols sont habituellement sous une forme globalement parallélépipédique et apte à la manipulation par des chariots élévateurs. Le problème que cherche à résoudre la présente invention est d’améliorer la productivité et l’efficacité énergétique de procédé de fabrication comprenant une fusion dans un four à induction cylindrique, en particulier pour les procédés utilisant une proportion importante de matière première pour recyclage. Un premier objet de l’invention est un procédé de fusion d’une charge d’aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend : l'approvisionnement d’une charge d’aluminium dont au moins 15 % en poids est sous forme de bol de forme essentiellement cylindrique de hauteur h et de diamètre maximal d ; le chargement de ladite charge dans un four à induction cylindrique de hauteur H et de diamètre intérieur maximal D dans lequel la direction de la hauteur dudit bol est sensiblement parallèle à la direction de la hauteur du four ; la fusion de ladite charge par induction pour obtenir un bain de métal liquide; optionnellement la mise au titre dudit métal liquide. dans lequel dans lequel d est dans la plage 0,7 D à 0,97 D. Un second objet de l’invention est un bol de forme essentiellement cylindrique en aluminium de hauteur h et de diamètre maximal d adapté à la fusion par le procédé selon l’invention. Un autre objet de l’invention est un procédé de fabrication d'un produit intermédiaire, tel qu'une plaque de laminage, une billette de filage, un bloc de forge ou un lingot ou un bol caractérisé en ce qu'il comprend : - l’obtention d’un bain de métal liquide optionnellement mis au titre par le procédé de fusion selon l’invention ; - optionnellement la filtration et/ou le traitement dudit métal liquide (2) ; - la formation dudit produit intermédiaire (100, 101) par coulée dudit métal liquide. Encore un autre objet de l’invention est un moule destiné à couler un bol selon l’invention. FIGURES La illustre un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention. La illustre un bol selon l’invention. La illustre un autre bol selon l’invention, et montre une vue de dessus et deux vues en coupe La illustre un autre bol selon l’invention, et montre une vue en perspective. La illustre une manipulation possible de bols selon l’invention. La illustre un moule selon l’invention. La illustre le chargement de l’exemple, avec des blocs parallélépipédiques. , La illustre le chargement avec des bols selon l’invention. La illustre un mode de réalisation d’un procédé de fabrication de produit intermédiaire selon l’invention. La est une vue un coupe d’un bol selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé de fusion d’une charge d’aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend : l'approvisionnement d’une charge d’aluminium (11, 12, 13) dont au moins 15 % en poids est sous forme de bol de forme essentiellement cylindrique (11) de hauteur h et de diamètre maximal d ; le chargement de ladite charge dans un four à induction cylindrique (10) de hauteur H et de diamètre intérieur maximal D dans lequel la direction de la hauteur dudit bol est sensiblement parallèle à la direction de la hauteur du four ; la fusion de ladite charge par induction pour obtenir un bain de métal liquide (2) ; optionnellement la mise au titre dudit métal liquide. dans lequel dans lequel d est dans la plage 0,7 D à 0,97 D et de préférence dans la plage 0,84 D à 0,92 D. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le diamètre positionné à mi-hauteur h/2 du bol de forme essentiellement cylindrique est localisé à une distance du fond du four comprise entre H/2 – H/4 et H/2 + H/ 4. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel le bol de forme essentiellement cylindrique dispose d’une ouverture en son centre (111). Procédé selon la revendication 3 dans lequel le bol de forme essentiellement cylindrique est manipulé lors de l’étape de chargement par un outil manipulateur (3) inséré par ladite ouverture (111). Procédé de fabrication d'un produit intermédiaire (100, 101), tel qu'une plaque de laminage, une billette de filage, un bloc de forge ou un lingot ou un bol caractérisé en ce qu'il comprend : l’obtention d’un bain de métal liquide optionnellement mis au titre par le procédé de fusion selon une quelconque des revendications 1 à 4 ; optionnellement la filtration et/ou le traitement dudit métal liquide (2) ; la formation dudit produit intermédiaire (100, 101) par coulée dudit métal liquide. Bol de forme essentiellement cylindrique en aluminium de hauteur h et de diamètre maximal d adapté à la fusion par le procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4. Bol selon la revendication 6 muni d’au moins deux pieds (113). Bol selon la revendication 6 ou la revendication 7 dans lequel le bol de forme essentiellement cylindrique est tronqué aux extrémités d’au moins un diamètre (114). Moule (4) destiné à couler un bol selon une quelconque des revendications 6 à 8. Moule selon la revendication 9 dans lequel la pointe centrale (411)° permettant de réaliser l’ouverture (111) est évidée. Moule selon la revendication 10 dans lequel la pointe centrale (411)° permettant de réaliser l’ouverture (111) est amovible.