Série Flux

La sélection et l'application correctes des produits de la série Flux : flux d'affinage, flux de décrassage, flux de couverture, flux d'élimination des oxydes, flux de fonderie d'aluminium en fusion, flux de coulée d'aluminium en fusion et agent de dégazage de l'aluminium en fusion permettent d'améliorer de manière mesurable la propreté de la matière fondue, de réduire la porosité liée à l'hydrogène, de minimiser les pertes de métal lors de l'écroutage et d'obtenir une qualité de coulée reproductible lorsqu'ils sont associés à un contrôle thermique et à une technique de dégazage corrects.

Chimie fondamentale et mécanismes d'action des flux

Les flux pour l'aluminium fondu jouent généralement l'un des rôles chimiques et physiques suivants ou une combinaison de ceux-ci :

• Favoriser l'élimination de l'hydrogène dissous dans la masse fondue en créant des sites gazeux à basse pression partielle qui encouragent le transfert de l'hydrogène du métal vers la bulle. Certains mélanges de sels réagissent à haute température pour libérer des gaz ou former des halogénures d'aluminium volatils ; l'hydrogène se diffuse dans les bulles et s'échappe du bain.

• Agglomérer les films d'oxyde et les inclusions afin qu'ils puissent être écrémés ou séparés, produisant ainsi une couche d'écume plus cohérente qui retient le métal et les contaminants entraînés.

• Forme une couche protectrice qui réduit l'oxydation de l'aluminium liquide lors des opérations de maintien et de transfert. Cette couche limite les pertes de métal dues à l'oxydation de surface.

• Réagissent chimiquement avec les contaminants de surface et les composants de flux pour modifier leur mouillabilité, leur densité et leur comportement de flottaison, améliorant ainsi la vitesse à laquelle les phases étrangères se séparent du métal.

Les flux chimiques courants comprennent des mélanges de chlorures, de fluorures et de fluorométallates. Les systèmes de sels basés sur KCl-NaCl, KCl-MgCl2 et les formulations contenant AlF3 ou Na3AlF6 ont un comportement de fusion, une solubilité et une réactivité différents. Le choix de la formulation dépend du système d'alliage, de la température de fonctionnement, de la présence de magnésium ou de métaux alcalins et des contraintes environnementales ou réglementaires.

Vue d'ensemble de la série Flux et groupes fonctionnels

La série Flux regroupe les produits en fonction de leur objectif métallurgique commun et de leur forme de manipulation. De brèves définitions de haut niveau suivent :

• FLUX DE RAFFINAGE : favorise l'élimination des gaz dissous et des inclusions fines ; souvent fourni sous forme de tablettes ou de granulés.

• FLUX DE DESLAGGATION : conçu pour consolider les crasses et faciliter leur élimination rapide avec un minimum d'entraînement de métal.

• FLUX DE COUVERTURE : appliqué à la surface de la fonte pour réduire l'oxydation et les pertes de chaleur pendant le maintien ou le transfert.

• FLUX D'ÉLIMINATION DES OXYDES : formulé pour réagir activement avec les films d'oxyde et les libérer de la surface du métal.

• MOLTEN ALUMINIUM FOUNDRY FLUX : formulation à usage général optimisée pour la fusion à l'échelle de la fonderie, mettant l'accent sur le contrôle de l'écume et le confort de l'opérateur.

• FLUX DE COUTE D'ALUMINIUM MOLTEN : adapté au conditionnement final de la masse fondue dans les lignes de coulée ; souvent réglé pour un écrémage à faible perte de métal.

• AGENT DE DÉGAZAGE EN ALUMINIUM MOLTEN : conçu pour générer ou améliorer la formation de bulles et l'extraction de gaz, souvent utilisé avec ou sans systèmes rotatifs à gaz inertes.

Chaque produit a un rôle spécifique dans la séquence d'un atelier de fusion. Pour obtenir de bons résultats, il faut généralement associer le choix du flux au contrôle de la température, à l'agitation mécanique, à la méthode de dégazage et à la routine d'écrémage.

Profils détaillés des produits

FLUX DE RAFFINAGE

Objectif

Le flux d'affinage est destiné à éliminer l'hydrogène dissous, à capturer les inclusions microscopiques d'oxyde et à faciliter l'homogénéisation de la matière fondue avant la coulée. Il est généralement utilisé vers la fin de la fusion ou pendant le maintien avant le transfert.

Composition et mécanisme typiques

Les formulations d'affinage comprennent généralement des sels de fluorure, des sels de chlorure et des liants spécialisés. Lorsqu'ils sont introduits dans l'aluminium en fusion, certains composants se décomposent ou réagissent pour créer des microbulles ou des halogénures volatils qui réduisent la pression partielle de l'hydrogène et permettent à l'hydrogène de migrer hors de la masse fondue. La surface du flux favorise également la coalescence des oxydes fins pour former des crasses écrémables.

Application

• Forme : comprimés, granulés, poudre ou sachets prémesurés.

• Dosage : généralement contrôlé par tonne de métal ; suivre les conseils du fabricant. Les fourchettes typiques dans la pratique industrielle varient en fonction de l'alliage, de la température de l'alliage et de la densité du produit. Voir le tableau de dosage à la section 9.

• Méthode : disperser ou placer les comprimés à la surface de la matière fondue, laisser reposer avec un minimum de perturbation, puis agiter doucement et écumer.

Avantages et limites

• Avantages : réduction de la porosité de l'hydrogène, amélioration de la propreté de la surface, réduction des inclusions dans les pièces moulées critiques.

• Limites : dégazage incomplet pour certaines charges d'hydrogène élevées ; parfois incompatible avec les alliages contenant du magnésium si la formulation contient des fluorures réactifs ; peut créer des sous-produits volatils nécessitant une ventilation.

FLUX DE DÉCRASSAGE

Objectif

Conçu pour favoriser la coalescence rapide des oxydes flottants et des crasses écumables. L'objectif est de réduire l'entraînement des métaux dans le laitier et de raccourcir les cycles de manutention des crasses.

Composition et mécanisme typiques

Les fondants de décrassage contiennent souvent des sels et des additifs à faible tension superficielle qui mouillent les particules d'oxyde et favorisent la formation d'une couche de laitier continue. Le matériau réduit la tension interfaciale et augmente la densité du laitier par rapport au métal piégé, ce qui favorise une séparation plus nette.

Application

• Forme : poudre ou granulés qui s'étalent sur la surface de fusion.

• Dosage et timing : utilisé pendant la consolidation de la matière fondue ou juste après les ajouts qui augmentent la production d'oxyde.

• Technique d'enlèvement : écumer une fois que les scories ont atteint un état cohérent.

Avantages et limites

• Avantages : réduction des pertes de métal dans le laitier, amélioration du rendement en accélérant les opérations d'écrémage.

• Limites : une utilisation incorrecte peut piéger une quantité importante de métal dans le laitier si l'opérateur écrème alors que le laitier n'est pas cohérent.

COUVERTURE FLUX

Objectif

Agit comme une barrière passive contre l'oxygène et l'humidité de l'air, empêchant toute oxydation supplémentaire, minimisant les pertes de chaleur et réduisant la formation d'écume pendant les cales ou les transferts.

Composition et mécanisme typiques

Les fondants de couverture sont généralement moins réactifs et sont formulés pour former une croûte peu perméable à la surface de la fonte. Les sels de base courants comprennent le KCl et le NaCl avec des additifs mineurs pour contrôler la plage de fusion et la tension superficielle.

Application

• Forme : granulés grossiers ou pâtes appliqués sur la surface.

• Dosage : une légère couche suffit pour couvrir tout le bain.

• Cas d'utilisation : longues périodes d'attente, transport, transferts de pot à pot.

Avantages et limites

• Avantages : réduit l'oxydation et maintient le bain plus propre au fil du temps.

• Limites : doit être entièrement enlevé avant certaines opérations de moulage pour éviter les inclusions.

FLUX D'ÉLIMINATION DES OXYDES

Objectif

Réagit chimiquement de manière active avec les films d'oxyde, en les convertissant en composés plus faciles à enlever ou en les agrégeant pour l'écrémage.

Composition et mécanisme typiques

Ces flux peuvent contenir des agents réducteurs et des halogénures réactifs qui modifient chimiquement les films d'oxyde, améliorant la mouillabilité avec le flux et favorisant l'agrégation et la flottation.

Application

• Forme : poudre, pâte ou comprimé.

• Technique : appliquer et laisser reposer, puis agiter légèrement pour favoriser l'accumulation des produits d'oxydation.

FLUX DE FONDERIE D'ALUMINIUM FONDU

Objectif

Un flux polyvalent pour les tâches générales de fusion en fonderie, optimisé pour un équilibre entre le contrôle de l'écume, la préservation du métal et la sécurité de l'opérateur.

Composition et utilisation

Les mélanges combinent généralement des systèmes de chlorure et de fluorure avec des liants pour former des granulés fluides. Ils sont choisis pour leur robustesse dans une large fenêtre de température et leur tolérance aux contaminants courants de la ferraille.

FLUX DE COULÉE D'ALUMINIUM EN FUSION

Objectif

La formulation est axée sur le conditionnement final de la matière fondue dans les processus de coulée, souvent en mettant l'accent sur une faible perte de métal et une interférence minimale avec la chimie de l'alliage.

Application

Utilisé immédiatement avant le transfert vers la machine de coulée et parfois appliqué lors du remplissage de la poche de coulée pour assurer un entraînement minimal d'oxyde. Les stratégies de dosage et de temporisation nécessitent une coordination étroite avec le rythme de coulée.

AGENT DE DÉGAZAGE DE L'ALUMINIUM FONDU

Objectif

Spécialement conçus pour faciliter l'élimination de l'hydrogène en formant des sites de nucléation des gaz, en réagissant pour créer des gaz qui transportent l'hydrogène hors de la solution, ou en éliminant chimiquement les composés contenant de l'hydrogène.

Mécanismes et méthodes complémentaires

Les flux de dégazage sont souvent utilisés avec des systèmes rotatifs à gaz inerte. Le barbotage de gaz reste la méthode de dégazage la plus efficace pour l'élimination de l'hydrogène en vrac, mais le dégazage assisté par flux peut être efficace pour des profils de contamination spécifiques ou lorsque l'équipement rotatif n'est pas disponible.

Méthodes d'application et intégration des processus

Pour obtenir de bons résultats, il faut intégrer l'utilisation du flux dans la séquence de fusion. La procédure typique pour une coulée de fonte peut inclure :

1. Nettoyer le four et enlever les scories lourdes.

2. Compléter l'alliage et corriger la température.

3. Appliquer un flux de recouvrement en cas de maintien prolongé.

4. Appliquer le flux d'affinage ou l'agent de dégazage avant le transfert.

5. Exécuter le cycle de dégazage avec un dégazeur rotatif à gaz inerte, le cas échéant.

6. Écumer les crasses consolidées ; effectuer une dernière retouche de flux si nécessaire.

7. Verser en contrôlant le transfert à la louche et la filtration.

Les variables clés qui affectent les performances des flux sont la température de fusion, la teneur en magnésium, la concentration en métaux alcalins, le temps de séjour et l'intensité de l'agitation mécanique. La combinaison de l'utilisation de flux et du dégazage rotatif permet souvent d'obtenir le meilleur contrôle de l'hydrogène, tandis que le dégazage par flux seul joue un rôle lorsque les systèmes rotatifs ne peuvent pas être utilisés.

Tableau comparatif des performances et critères de sélection

Le choix doit tenir compte de la famille d'alliages, de la présence de magnésium, des températures de maintien, du risque de contamination des déchets et des contraintes réglementaires ou de ventilation sur le lieu de travail.

Considérations relatives à la sécurité, au stockage, à l'environnement et à la réglementation

Les flux à base de chlorures et de fluorures présentent des risques spécifiques : inhalation de poussières, fumées réactives à la température et formation potentielle d'halogénures d'aluminium volatils. Les contrôles appropriés comprennent :

• Conserver le produit dans son emballage d'origine scellé afin d'éviter toute prise d'humidité. L'humidité peut provoquer des réactions vigoureuses au contact du métal en fusion.

• Utiliser une ventilation locale par aspiration à proximité des stations de fusion et de dégazage.

• L'équipement de protection individuelle doit comprendre des gants résistants à la chaleur, un écran facial, une protection auditive, des vêtements imperméables et une protection respiratoire en cas de présence de poussières ou de fumées. Voir le tableau détaillé des EPI ci-dessous.

• Collecter et gérer les résidus solides et les crasses conformément aux réglementations environnementales ; les crasses chargées de flux peuvent nécessiter une manipulation particulière en raison de leur teneur en sel.

Des contraintes réglementaires peuvent limiter l'utilisation de certains fluorures ou chlorures dans certaines juridictions. En cas de risque réglementaire, préférer les produits sans Na ou à faible teneur en fluorures et consulter les fiches de données de sécurité des produits.

Dépannage pratique et recettes de processus

Problème : porosité persistante due à l'hydrogène dans les pièces coulées

• Vérifier la propreté de la fonte et les sources d'humidité.

• Veiller à ce que le temps d'arrêt du flux de raffinage soit suffisamment long et que le dégazage par gaz inerte soit utilisé. Le dégazage à l'aide d'unités rotatives est la technique d'élimination de l'hydrogène en vrac la plus efficace et doit être appliqué lorsque l'hydrogène est le principal problème.

• Vérifier que la chimie du flux est compatible avec la teneur en Mg de l'alliage.

Problème : perte de métaux lourds dans le laitier lors de l'écrémage

• Utiliser un flux de décrassage qui abaisse la tension superficielle et augmente la cohérence du laitier.

• N'écumer que lorsque le laitier est cohérent et plus épais ; un écrémage prématuré emprisonne le métal.

Problème : scories blanches qui se reforment rapidement après l'écrémage

• Vérifier la température de maintien et l'entrée d'oxygène.

• Appliquer un flux de recouvrement pendant les arrêts prolongés pour réduire la réoxydation.

Tableaux récapitulatifs des données

Tableau 1 : Classes de composants typiques et leur rôle fonctionnel

Tableau 2 : Dosage de référence et plages de température (typique de l'industrie)

Remarque : ces données sont indicatives. Il convient de toujours suivre les instructions du fabricant.

Tableau 3 : Liste de contrôle des EPI et de la manipulation

Questions fréquemment posées

1. Quelle est la différence entre un flux de raffinage et un agent de dégazage ?
   Les flux d'affinage combinent plusieurs fonctions : ils aident à éliminer l'hydrogène, à agglomérer les oxydes et à conditionner la surface de la matière fondue. Les agents de dégazage se concentrent sur les mécanismes d'élimination de l'hydrogène qui favorisent la formation de bulles et le transport de l'hydrogène. L'utilisation conjointe des deux méthodes donne souvent les meilleurs résultats.

2. L'utilisation de flux peut-elle remplacer le dégazage rotatif ?
   Pas complètement. Le barbotage de gaz via un dégazeur rotatif est plus efficace pour l'élimination de l'hydrogène en vrac. Le dégazage assisté par flux peut compléter le dégazage rotatif ou servir lorsque l'équipement n'est pas disponible.

3. Les flux sont-ils compatibles avec les alliages contenant du magnésium ?
   Certains fluorures et sels réactifs peuvent interagir avec le magnésium. Pour les alliages contenant du magnésium, sélectionner les formulations spécifiées pour cette famille d'alliage et suivre les conseils du fournisseur pour éviter les réactions indésirables.

4. Comment choisir entre le flux de recouvrement et le flux de décrassage ?
   Choisissez le flux de couverture pour la protection pendant le stockage et le transport ; choisissez le flux de décrassage lorsqu'il est nécessaire de consolider et d'éliminer rapidement l'écume pendant la préparation de la masse fondue.

5. Les flux créent-ils un passif environnemental ?
   Les crasses chargées de flux contiennent des sels d'halogénure. Une bonne gestion des crasses et le respect des règles locales d'élimination réduisent les risques pour l'environnement. Envisager des formulations à faible teneur en fluor dans les régions où les règles d'élimination sont strictes.

6. Quel est le temps de séjour typique après l'ajout du flux d'affinage ?
   Le temps de séjour varie en fonction de la formulation et de la charge en hydrogène. L'industrie pratique souvent un temps de repos de plusieurs minutes, suivi d'une agitation douce et d'un écrémage. Les recommandations du fabricant doivent être suivies.

7. Les fondants peuvent-ils être prémélangés à la ferraille pour réduire la production de crasse ?
   Les déchets de pré-enrobage sont rares. Les fondants sont plus performants lorsqu'ils sont appliqués dans un bain en fusion, car ils ont besoin d'un contact avec la matière en fusion pour réagir. Le pré-mélange peut entraîner des risques de manipulation.

8. Comment le flux doit-il être stocké ?
   Conserver au sec et sceller, stocker dans un endroit frais, éviter l'humidité. L'absorption d'humidité provoque un mottage et risque de provoquer des réactions dangereuses au contact du métal en fusion.

9. Pourquoi certains flux dégagent-ils des fumées lorsqu'ils sont ajoutés ?
   Les composants réactifs peuvent se volatiliser ou réagir de manière exothermique en produisant des fumées. Une ventilation adéquate et un dosage correct réduisent l'exposition.

10. Quelle est la perte de métal dans l'écume lors de l'utilisation d'un flux ?
    Un flux de décrassage bien appliqué réduit l'entraînement du métal, diminuant ainsi la perte de métal, mais les chiffres exacts dépendent de l'alliage, de la technique de l'opérateur et du moment de l'écrémage.

Références et notes de lecture

Les références clés utilisées pour étayer les principales affirmations de cet article comprennent des notes techniques de l'industrie et des revues évaluées par des pairs sur les flux de sels et le dégazage pour les alliages d'aluminium. Parmi les travaux sélectionnés figurent une récente étude MDPI sur les flux de sels solides pour le traitement de l'aluminium, un article NCBI/PMC sur les stratégies de conception des flux, des documents techniques industriels sur le dégazage par flux et des conseils pratiques de fonderie sur le dégazage et le fluxage. Ces références ont contribué à l'élaboration de recommandations sur les mécanismes de flux, les tendances en matière de composition et le rôle des méthodes de dégazage combinées.