FR3074191A1 - FLAT ALUMINUM ALLOY PRODUCT HAVING IMPROVED PROPERTIES IN THICKNESS - Google Patents
FLAT ALUMINUM ALLOY PRODUCT HAVING IMPROVED PROPERTIES IN THICKNESS Download PDFInfo
- Publication number
- FR3074191A1 FR3074191A1 FR1761384A FR1761384A FR3074191A1 FR 3074191 A1 FR3074191 A1 FR 3074191A1 FR 1761384 A FR1761384 A FR 1761384A FR 1761384 A FR1761384 A FR 1761384A FR 3074191 A1 FR3074191 A1 FR 3074191A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- thickness
- flat
- aluminum alloy
- casting
- product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 138
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 88
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 88
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 37
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 26
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 18
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 13
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 9
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 2
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002970 Calcium lactobionate Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005088 metallography Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
- B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
- B22D11/122—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
L'invention concerne un produit plat en alliage d'aluminium d'épaisseur supérieure à 12.5 mm présentant des propriétés améliorées dans l'épaisseur. Ce produit est obtenu en ajustant les conditions de brassage pendant la coulée du lingot servant à l'obtention du produit plat. Le procédé de coulée se caractérise par une coulée avec brassage induit par un champ de forces externes non stationnaire ou une coulée avec brassage induit par un champ de forces externes stationnaire plaquant. Le procédé de transformation comprend une mise en solution à une température supérieure à 450°C, une trempe et un revenu ou maturation pour obtenir un produit plat en alliage d'aluminium. Optionnellement une opération de scalpage peut être effectuée pendant le procédé de transformation afin d'éliminer des défauts de surface rédhibitoire si une opération de laminage est effectué subséquemment. L'invention permet en particulier d'augmenter l'épaisseur du produit coulé sans altérer, voire en améliorant l'allongement dans le sens travers-court du produit final.The invention relates to a flat aluminum alloy product with a thickness greater than 12.5 mm having improved properties in the thickness. This product is obtained by adjusting the stirring conditions during casting of the ingot used to obtain the flat product. The casting process is characterized by a melt flow induced by a non-stationary external force field or a melt-induced casting induced by a stationary stationary external force field. The transformation process comprises solution dissolution at a temperature above 450 ° C, quenching and tempering or ripening to obtain a flat product of aluminum alloy. Optionally, a scalping operation may be performed during the transformation process in order to eliminate unacceptable surface defects if a rolling operation is subsequently performed. The invention makes it possible in particular to increase the thickness of the cast product without altering or even improving the elongation in the cross-cutting direction of the final product.
Description
PRODUIT PLAT EN ALLIAGE D’ALUMINIUM PRESENTANT DES PROPRIETES AMELIOREES DANS L’EPAISSEURFLAT ALUMINUM ALLOY PRODUCT HAVING IMPROVED PROPERTIES IN THICKNESS
Domaine de l’inventionField of the invention
Le domaine technique de l’invention concerne les produits plats épais en alliage d’aluminium issus de lingots obtenus par coulée verticale.The technical field of the invention relates to thick flat aluminum alloy products obtained from ingots obtained by vertical casting.
Etat de la techniqueState of the art
Les produits plats épais en alliage d’aluminium, en particulier les alliages d’aluminium à durcissement structural de la série 7XXX, 2XXX présentent à partir d’une épaisseur supérieure à 12.5 mm des différences de propriétés selon le positionnement dans l’épaisseur. Ces différences de propriétés sont associées entre autres aux macroségrégations observées sur le lingot coulé et qui subsistent sur le produit plat obtenu après un procédé de transformation du lingot ; le procédé de transformation comprenant une mise en solution, trempe et revenu ou maturation.Thick flat aluminum alloy products, in particular the structurally hardened aluminum alloys of the 7XXX, 2XXX series, from a thickness greater than 12.5 mm, have differences in properties depending on the positioning in the thickness. These differences in properties are associated, among other things, with the macro-aggregations observed on the cast ingot and which remain on the flat product obtained after a process of transformation of the ingot; the transformation process comprising dissolving, quenching and tempering or maturing.
Une macroségrégation bien connue de l’homme du métier est la macroségrégation centrale négative, résultant d’un appauvrissement en éléments d’alliage eutectiques, le long d’une partie du plan médian parallèle aux grandes faces du lingot. Ces macroségrégations ont été décrites dans l’ouvrage de John Wiley et al « Direct-Chili Casting of light alloys », Editeur Wiley, septembre 2013, pp 158 - 172. Il s’agit d’une macroségrégation continue, ce terme désignant le fait que la macroségrégation a lieu de façon continue sur tout ou partie de la hauteur du lingot, en d’autres termes qu’elle est essentiellement uniforme selon l’axe de coulée.A macro-aggregation well known to those skilled in the art is the negative central macro-aggregation, resulting from a depletion of eutectic alloy elements, along a part of the median plane parallel to the large faces of the ingot. These macro-aggregations have been described in the work of John Wiley et al "Direct-Chili Casting of light alloys", Editor Wiley, September 2013, pp 158 - 172. It is a continuous macro-aggregation, this term designating the fact that the macro-aggregation takes place continuously over all or part of the height of the ingot, in other words that it is essentially uniform along the axis of casting.
Il y a aussi le phénomène de macroségrégation intermittente qui se traduit par la formation de bandes en forme de V de part et d’autre de la macroségrégation centrale négative. La publication R.C Dorward et al. « Banded ségrégation patterns in DC cast AlZnMgCu alloy ingots and their effect on plate properties » Aluminium, 1996, 72. Jahrgang, 4, p.251-259 décrit la formation de bandes de ségrégations intermittentes dans un alliage 7000. Ces bandes en forme de V sont alternativement enrichies et appauvries (respectivement appauvries et enrichies) en éléments d’alliage eutectiques (respectivement péritectiques). Ces bandes sont observables en effectuant des radiographies aux rayons X de tranches verticales de lingots, typiquement dans le plan L/TC à mi-largeur, lorsque les éléments ségrégés absorbent les rayons X de manière différenciée des atomes du métal composant le lingot. D’autres moyens permettent de visualiser ce phénomène, par exemple l’échographie ou l’observation à l’œil nu de tranches verticales anodisées, du fait de la différence de réflectivité optique entre les zones enrichies ou appauvries en éléments d’alliage. Généralement, la macroségrégation intermittente est la plus marquée au voisinage de la région 172.5, et typiquement entre 173.3 et Ί72.3, la région 172 correspondant à l’axe central du lingot.There is also the phenomenon of intermittent macro-aggregation which results in the formation of V-shaped bands on both sides of the negative central macro-aggregation. The publication R.C Dorward et al. "Banded segregation patterns in DC cast AlZnMgCu alloy ingots and their effect on plate properties" Aluminum, 1996, 72. Jahrgang, 4, p.251-259 describes the formation of intermittent segregation bands in a 7000 alloy. V are alternately enriched and depleted (respectively depleted and enriched) in eutectic alloy elements (respectively peritectic). These bands can be observed by X-ray radiographs of vertical slices of ingots, typically in the L / TC plane at half-width, when the segregated elements absorb X-rays in a differentiated way from the atoms of the metal composing the ingot. Other means make it possible to visualize this phenomenon, for example ultrasound or the observation with the naked eye of anodized vertical sections, due to the difference in optical reflectivity between the zones enriched or depleted in alloying elements. Generally, intermittent macro-segregation is most marked in the vicinity of region 172.5, and typically between 173.3 and Ί72.3, region 172 corresponding to the central axis of the ingot.
Les produits plats épais en alliages d’aluminium, en particulier les alliages d’aluminium à durcissement structural de la série 7XXX, 2XXX, ou 6XXX utilisés dans les domaines aéronautiques présentent à partir d’une épaisseur de 12.5 mm, de manière plus marquée entre 40 mm et 200 mm, des différences de propriétés selon le positionnement dans l’épaisseur du produit. En particulier, cette différence est marquée entre la mi-épaisseur et le quart épaisseur du produit.The thick flat products made of aluminum alloys, in particular the structurally hardened aluminum alloys of the 7XXX, 2XXX, or 6XXX series used in the aeronautical fields present from a thickness of 12.5 mm, more markedly between 40 mm and 200 mm, differences in properties depending on the positioning in the thickness of the product. In particular, this difference is marked between the mid-thickness and the quarter-thickness of the product.
Il est connu que trois facteurs dominent la différence de propriétés entre 172 et 174.It is known that three factors dominate the difference in properties between 172 and 174.
- La macroségrégation centrale abaisse les propriétés statiques à mi épaisseur des tôles recristallisées.- The central macro-aggregation lowers the static properties at mid-thickness of the recrystallized sheets.
- Le corroyage : ce déficit de propriétés à mi épaisseur est compensé, parfois au-delà, par l’effet de corroyage sur les tôles non recristallisées ou partiellement recristallisées qui induit une texture fibrée favorable pour les propriétés.- The wrought: this deficit of properties at mid thickness is compensated, sometimes beyond, by the wrought effect on the non-recrystallized or partially recrystallized sheets which induces a fiber texture favorable for the properties.
- La vitesse de trempe, notamment pour les tôles épaisses.- The quenching speed, especially for thick sheets.
La publication de Chakrabarti et al. « Through thickness property variations in 7050 plate», Materials Science Forum, 1996, Vols. 217-222, p. 1085-1090 indique que la macroségrégation domine les propriétés à 172 pour les tôles d’épaisseur inférieure à 40mm qui sont recristallisées, alors que la texture induite par le corroyage domine les propriétés pour les tôles d’épaisseur supérieure à 40mm car elles sont non recristallisées.The publication by Chakrabarti et al. "Through thickness property variations in 7050 plate", Materials Science Forum, 1996, Vols. 217-222, p. 1085-1090 indicates that the macro-aggregation dominates the properties at 172 for sheets of thickness less than 40mm which are recrystallized, while the texture induced by wrought dominates the properties for sheets of thickness greater than 40mm because they are not recrystallized .
L’homme de l’art cherchant à contrer les effets négatifs de la macroségrégation souhaite donc augmenter le taux de corroyage des tôles en partant de plaques de fonderie plus épaisses. Mais il est alors confronté à des niveaux de macroségrégations intermittentes au voisinage de 172.3 et 173.3 qui introduisent dans le produit des zones qu’on ne peut pas remettre en solution, particulièrement pour les alliages les plus saturés, car le solvus local de l’alliage dans les ségrégations intermittentes peut se situer au-delà du solidus de l’alliage de composition nominale. Ces macroségrégations intermittentes sont néfastes en particulier pour la valeur d’allongement à rupture mesurée dans le sens travers court. Une valeur d’allongement trop faible dans le sens travers court du produit n’est pas souhaitable lors de la fabrication des structures aéronautiques à cause du risque de fissuration plus important.Those skilled in the art seeking to counter the negative effects of macro-segregation therefore wish to increase the rate of metalwork from starting with thicker foundry plates. However, it is then confronted with intermittent macro-aggregation levels in the vicinity of 172.3 and 173.3 which introduce into the product zones which cannot be redissolved, particularly for the most saturated alloys, since the local solvus of the alloy in intermittent segregations may be beyond the solidus of the alloy of nominal composition. These intermittent macro-aggregations are harmful in particular for the value of elongation at break measured in the short transverse direction. Too low an elongation value in the short cross direction of the product is not desirable during the manufacture of aeronautical structures because of the greater risk of cracking.
Les inventeurs ont donc cherché à obtenir des produits plats plus épais présentant un compromis avantageux entre les propriétés mécaniques statiques et de tolérance aux dommages, ce compromis variant peu dans l’épaisseur du produit. C’est-à-dire que le compromis de propriétés est obtenu dans la majorité de l’épaisseur du produit.The inventors therefore sought to obtain thicker flat products having an advantageous compromise between static mechanical properties and tolerance for damage, this compromise varying little in the thickness of the product. That is to say, the compromise of properties is obtained in the majority of the thickness of the product.
Pour que ces produits soient sélectionnés pour des applications typiques de produits plats épais telles que l’aéronautique la fabrication de moules ou d’éléments de chambre à vide, leur performance doit notamment atteindre un compromis de propriété avantageux entre les propriétés de résistance mécanique statique (typiquement limite d'élasticité en traction et en compression, résistance à la rupture) et les propriétés de tolérance aux dommages (typiquement ténacité, résistance à la propagation des fissures en fatigue) et/ou d’allongement ces propriétés étant en général antinomiques.For these products to be selected for typical applications of thick flat products such as aeronautics, the manufacture of molds or vacuum chamber elements, their performance must in particular reach an advantageous property compromise between the properties of static mechanical resistance ( typically elastic limit in tension and compression, resistance to rupture) and the properties of tolerance to damage (typically toughness, resistance to the propagation of cracks in fatigue) and / or elongation these properties being in general contradictory.
Objet de l’inventionObject of the invention
L’objet de l’invention concerne un produit plat en alliage d'aluminium s'étendant parallèlement à un axe longitudinal (L), et dont la section perpendiculaire à l'axe longitudinal présente une largeur (TL) et une épaisseur (TC), l'épaisseur (TC) étant inférieure à la largeur, l'épaisseur dudit produit plat étant supérieure à 12.5 mm.The object of the invention relates to a flat aluminum alloy product extending parallel to a longitudinal axis (L), and whose section perpendicular to the longitudinal axis has a width (TL) and a thickness (TC) , the thickness (TC) being less than the width, the thickness of said flat product being greater than 12.5 mm.
De manière préférée le produit plat présente une épaisseur supérieure à 40 mm, et de manière encore plus préférée supérieure à 70 mm.Preferably the flat product has a thickness greater than 40 mm, and even more preferably greater than 70 mm.
Ledit produit plat est obtenu à partir d'un procédé de fabrication comprenant :Said flat product is obtained from a manufacturing process comprising:
- Un procédé de coulée avec brassage électromagnétique pour former un lingot d'alliage d'aluminium d'épaisseur supérieure à 400 mm.- A casting process with electromagnetic stirring to form an aluminum alloy ingot with a thickness greater than 400 mm.
De manière préférée, l'épaisseur du lingot est supérieure à 450 mm, 500 mm ou 600 mm. Le procédé de coulée est effectué dans une lingotière, la lingotière définissant un parallélépipède, de telle sorte que le lingot formé s'étend parallèlement à un axe longitudinal (Y), selon une largeur (W) et parallèlement à un axe transversal (X), selon une épaisseur (T), l'épaisseur du lingot étant inférieure à la largeur ; le lingot définissant un plan médian s'étendant selon la mi épaisseur (T/2), parallèlement à l'axe longitudinal (Y). L'épaisseur de la lingotière est voisine de l'épaisseur du lingot formé.Preferably, the thickness of the ingot is greater than 450 mm, 500 mm or 600 mm. The casting process is carried out in an ingot mold, the ingot mold defining a parallelepiped, so that the ingot formed extends parallel to a longitudinal axis (Y), along a width (W) and parallel to a transverse axis (X) , along a thickness (T), the thickness of the ingot being less than the width; the ingot defining a median plane extending along the mid thickness (T / 2), parallel to the longitudinal axis (Y). The thickness of the ingot mold is close to the thickness of the ingot formed.
EtAnd
- un procédé de transformation dudit lingot d'alliage d'aluminium comprenant une mise en solution à une température supérieure à 450°C, une trempe et un revenu ou une maturation pour obtenir un produit plat en alliage d'aluminium avec optionnellement une opération de scalpage.a process for transforming said aluminum alloy ingot comprising dissolving at a temperature above 450 ° C., quenching and tempering or maturing in order to obtain a flat aluminum alloy product with optionally an operation of scalping.
Le procédé de coulée avec brassage électromagnétique comprend les étapes suivantes coulée de l'alliage d'aluminium liquide dans la lingotière, selon un axe vertical de coulée (Z), l'alliage étant refroidi, au cours de la coulée, par un ruissellement d'un liquide refroidisseur (3), de façon à former un alliage solide (ls), s'étendant autour d'un alliage liquide (1£), dit marais, l'alliage solide formant un front (10) à l'interface avec le marais (1£), le front étant incliné selon un angle d'inclinaison (a), par rapport à l'axe vertical, l'angle d'inclinaison du front variant selon l'axe transversal (X);The casting process with electromagnetic stirring comprises the following steps: casting of the liquid aluminum alloy in the mold, along a vertical casting axis (Z), the alloy being cooled, during casting, by a runoff '' a coolant (3), so as to form a solid alloy (ls), extending around a liquid alloy (1 £), called swamp, the solid alloy forming a front (10) at the interface with the marsh (1 £), the front being inclined at an angle of inclination (a), relative to the vertical axis, the angle of inclination of the front varying along the transverse axis (X);
déplacement de l'alliage solide (ls), selon l'axe vertical de coulée (Z), selon une vitesse de coulée (F);displacement of the solid alloy (ls), along the vertical casting axis (Z), according to a casting speed (F);
au cours de la coulée, application d'un champ magnétique glissant dont l'amplitude varie selon une fréquence (/), le champ magnétique étant généré par au moins un générateur de champ magnétique (5) disposé à la périphérie de la lingotière, de façon à appliquer une force de Lorentz moyenne (F) en différents points du marais, la force de Lorentz moyenne, durant une période (P) du champ magnétique, étant inclinée par rapport à l'axe vertical (Z) selon un angle d'inclinaison (β), dit angle d'inclinaison de la force de Lorentz, ce dernier variant selon l'axe transversal (X) ; la force de Lorentz présente durant la période P une force de Lorentz d’intensité maximale ( Fmax);during casting, application of a sliding magnetic field whose amplitude varies according to a frequency (/), the magnetic field being generated by at least one magnetic field generator (5) disposed at the periphery of the ingot mold, so as to apply an average Lorentz force (F) at different points of the marsh, the average Lorentz force, during a period (P) of the magnetic field, being inclined with respect to the vertical axis (Z) at an angle of inclination (β), said angle of inclination of the Lorentz force, the latter varying along the transverse axis (X); the Lorentz force present during period P a Lorentz force of maximum intensity (F max );
le marais comporte une zone médiane, s'étendant symétriquement de part et d'autre du plan médian (M) dont l'épaisseur correspond à une demi-épaisseur du lingot le champ magnétique appliqué se propage selon un axe de propagation, de telle sorte qu'une amplitude maximale (B™ax) du champ magnétique se propage selon ledit axe de propagation, en définissant une longueur d'onde de propagation (λ).the marsh has a median zone, extending symmetrically on either side of the median plane (M) whose thickness corresponds to a half-thickness of the ingot, the applied magnetic field propagates along an axis of propagation, so that a maximum amplitude (B ™ ax ) of the magnetic field propagates along said propagation axis, by defining a propagation wavelength (λ).
Le procédé de coulée avec brassage électromagnétique est tel qu'il permette l'atténuation des macroségrégations intermittentes ou leur disparition. Selon l'invention, le procédé de coulée avec brassage électromagnétique correspond soit à un mode de brassage électromagnétique non stationnaire, soit à un mode de brassage électromagnétique stationnaire dit plaquant, tels que définis ci-dessous.The casting process with electromagnetic stirring is such that it allows the attenuation of intermittent macro-aggregations or their disappearance. According to the invention, the casting method with electromagnetic stirring corresponds either to a non-stationary electromagnetic stirring mode, or to a so-called tacking stationary electromagnetic stirring mode, as defined below.
Le mode de brassage électromagnétique non stationnaire est défini par un paramètre magnétique dit de force, régissant la force de Lorentz d'intensité maximale (Fmax) ; ce paramètre magnétique de force est variable dans un intervalle temporel (Δΐ) prédéterminé, ledit paramètre étant :The non-stationary electromagnetic stirring mode is defined by a magnetic parameter called force, governing the Lorentz force of maximum intensity (F max ); this magnetic force parameter is variable within a predetermined time interval (Δΐ), said parameter being:
- ladite amplitude maximale (B™ax) du champ magnétique ;- said maximum amplitude (B ™ ax ) of the magnetic field;
- et/ou ladite fréquence (f) du champ magnétique ;- And / or said frequency (f) of the magnetic field;
- et/ou la longueur d'onde de propagation (λ) du champ magnétique ;- And / or the propagation wavelength (λ) of the magnetic field;
de façon à obtenir une modulation, dans ledit intervalle temporel, de ladite force de Lorentz d'intensité maximale ( Fmax) se propageant selon l'axe de propagation.so as to obtain a modulation, in said time interval, of said Lorentz force of maximum intensity (F max ) propagating along the axis of propagation.
Le mode de brassage électromagnétique stationnaire plaquant est défini par le fait que le champ magnétique glissant se propage selon un axe de propagation parallèle à l'axe vertical de coulée; la fréquence (f) est inférieure à 5 Hz ; et la vitesse de coulée (L) et la fréquence (f) sont adaptées de telle sorte que dans toute la zone médiane du marais, à l'interface entre l'alliage liquide (1£) et le front, l'angle d'inclinaison de la force (β) est strictement inférieur à l'angle d'inclinaison (a) du front.The electromagnetic stirring stationary stirring mode is defined by the fact that the sliding magnetic field propagates along an axis of propagation parallel to the vertical axis of casting; the frequency (f) is less than 5 Hz; and the casting speed (L) and the frequency (f) are adapted so that throughout the median zone of the marsh, at the interface between the liquid alloy (1 £) and the front, the angle of inclination of the force (β) is strictly less than the angle of inclination (a) of the forehead.
Il a été observé que le produit plat en alliage d'aluminium ainsi obtenu présente pour un élément de l'alliage d'aluminium, dont la teneur en poids est supérieure à 0.5 %, ou pour la somme de plusieurs éléments de l'alliage dont la teneur individuelle en poids est supérieure à 0.5%, un critère de dispersion ε inférieur à 3.3, de préférence inférieur à 3, plus avantageusement inférieur à 2.5, encore plus avantageusement inférieur à 2 et de manière préférée inférieur à 1.5, le critère de dispersion étant défini selon les expressions suivantes :It has been observed that the flat aluminum alloy product thus obtained has for one element of the aluminum alloy, the weight content of which is greater than 0.5%, or for the sum of several elements of the alloy of which the individual content by weight is greater than 0.5%, a dispersion criterion ε less than 3.3, preferably less than 3, more advantageously less than 2.5, even more advantageously less than 2 and preferably less than 1.5, the dispersion criterion being defined according to the following expressions:
ε = ISCza/ ISCzr &Cza = max (Cza) - min (CZA),ε = ISCza / ISCzr & Cza = max (Cza) - min (C ZA ),
ACzr = max (CZR) - min (CZR), où :ACzr = max (C ZR ) - min (C ZR ), where:
max (Cza) et min (CZa) désignent respectivement les concentrations maximale et minimale de l'élément considéré ou de la somme des éléments considérés mesurées dans une zone d'analyse (ZA), présentant des macroségrégations intermittentes, par exemple entre les épaisseurs T/3.3 et T/2.3 dudit produit plat;max (Cza) and min (C Z a) denote respectively the maximum and minimum concentrations of the element considered or of the sum of the elements considered measured in an analysis zone (ZA), exhibiting intermittent macro-aggregations, for example between the thicknesses T / 3.3 and T / 2.3 of said flat product;
max (CZr) et min (CZr) désignent respectivement les concentrations maximale et minimale de l'élément considéré ou de la somme des éléments considérés mesurées dans une zone de référence (ZR), considérée comme peu affectée par les macroségrégations intermittentes, par exemple entre les épaisseurs T/12 et T/6 dudit produit plat, mais toujours en excluant les zones périphériques éventuellement affectées par de la macroségrégation corticale;max (C Z r) and min (C Z r) denote respectively the maximum and minimum concentrations of the element considered or of the sum of the elements considered measured in a reference zone (ZR), considered as little affected by intermittent macrosegregations , for example between the thicknesses T / 12 and T / 6 of said flat product, but always excluding the peripheral zones possibly affected by cortical macrosegregation;
lesdites concentrations étant mesurées sur au moins un profil établi à mi-largeur dans un plan vertical L/TC et selon la direction TC, ledit profil étant représentatif desdites macroségrégations intermittentes de l'élément considéré selon la direction TC.said concentrations being measured on at least one profile established at mid-width in a vertical plane L / TC and in the direction TC, said profile being representative of said intermittent macrosegregations of the element considered in the direction TC.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés sur les figures listées ci-dessous.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of particular embodiments of the invention, given by way of nonlimiting examples, and represented in the figures listed below.
Description des figuresDescription of the figures
Les figures 1 et 2 présentent les principaux composants du dispositif de coulée permettant de mettre en œuvre l’invention.Figures 1 and 2 show the main components of the casting device for implementing the invention.
Les figures 3 et 4 représentent respectivement une distribution spatiale et temporelle de l’amplitude d’un champ magnétique glissant non stationnaire, selon un des modes de réalisation de l’invention (coulée avec brassage électromagnétique non stationnaire).FIGS. 3 and 4 respectively represent a spatial and temporal distribution of the amplitude of a non-stationary sliding magnetic field, according to one of the embodiments of the invention (casting with non-stationary electromagnetic stirring).
Les figures 5 et 6 présentent respectivement une distribution spatiale et temporelle de l’amplitude d’un champ magnétique glissant stationnaire selon un autre mode de réalisation de l’invention (coulée avec brassage électro magnétique stationnaire plaquant).FIGS. 5 and 6 respectively present a spatial and temporal distribution of the amplitude of a stationary sliding magnetic field according to another embodiment of the invention (casting with stationary electromagnetic stirring plating).
La figure 7 représente une courbe dite de résonance de surface libre du marais, représentant des valeurs, dites critiques, de l’intensité et de la fréquence d’un courant d’induction auxquelles une résonance de la surface libre du marais apparaît, cela en mettant en œuvre un procédé de brassage électromagnétique.FIG. 7 represents a curve called resonance of free surface of the marsh, representing values, called critical, of the intensity and the frequency of an induction current at which a resonance of the free surface of the marsh appears, this in implementing an electromagnetic stirring process.
Les figures 8, 9, 10 représentent respectivement une courbe dite de résonance CR de surface libre du marais, obtenue en mettant en œuvre un procédé de coulée utilisant un brassage par champ magnétique non stationnaire dans les exemples respectifs 1, 3 et 4 selon l’invention.FIGS. 8, 9, 10 respectively represent a so-called resonance curve CR of the free surface of the marsh, obtained by implementing a casting method using stirring by non-stationary magnetic field in the respective examples 1, 3 and 4 according to invention.
La figure 11 illustre une force de Lorentz s’appliquant sur une partie du marais d’une coulée mettant en œuvre l’invention selon un procédé de brassage stationnaire plaquant.FIG. 11 illustrates a Lorentz force applying to a part of the marsh of a casting implementing the invention according to a stationary stirring mixing process.
Les figures 12A, 12B, 12C et 12D montrent des résultats de simulations permettant d'obtenir l'orientation moyenne d'une force de Lorentz dans le marais, au niveau du front, respectivement à différentes fréquences, pour une vitesse de coulée de 55 mm par minute en mettant en œuvre une coulée avec brassage électromagnétique stationnaire.FIGS. 12A, 12B, 12C and 12D show results of simulations making it possible to obtain the average orientation of a Lorentz force in the marsh, at the level of the front, respectively at different frequencies, for a casting speed of 55 mm. per minute by implementing a casting with stationary electromagnetic stirring.
Les figures 12 E, 12F, 12G et 12H montrent des résultats de simulations permettant d'obtenir l'orientation moyenne d'une force de Lorentz dans le marais, au niveau du front, respectivement à différentes fréquences, pour une vitesse de coulée de 35 mm par minute en mettant en œuvre une coulée avec brassage électromagnétique stationnaire.Figures 12E, 12F, 12G and 12H show results of simulations making it possible to obtain the average orientation of a Lorentz force in the swamp, at the front, respectively at different frequencies, for a casting speed of 35 mm per minute using casting with stationary electromagnetic stirring.
Les figures 13A et 13B sont des courbes établies en considérant respectivement différentes fréquences, et représentant une évolution d'un angle, dit angle différentiel, le long du front, l'angle différentiel représentant une différence entre les angles, par rapport à la verticale, respectivement formés par la force de Lorentz et le front. Sur la figure 13A, on a considéré une vitesse de coulée de 55 mm par minute. Sur la figure 13B, on a considéré une vitesse de coulée de 35 mm par minute.FIGS. 13A and 13B are curves established by considering respectively different frequencies, and representing an evolution of an angle, called differential angle, along the front, the differential angle representing a difference between the angles, relative to the vertical, respectively formed by the Lorentz force and the front. In FIG. 13A, a casting speed of 55 mm per minute has been considered. In FIG. 13B, a casting speed of 35 mm per minute has been considered.
La figure 14 montre un abaque permettant de définir un domaine de fonctionnement en fonction de la vitesse de coulée (axe des abscisses) et de l'épaisseur de la coulée (axe des ordonnées), pour obtenir une orientation de la force de Lorentz dans une zone médiane s'étendant entre 172 ± T/4 selon un procédé de coulée avec brassage électromagnétique stationnaire plaquant.FIG. 14 shows an abacus making it possible to define an operating domain as a function of the speed of casting (abscissa axis) and of the thickness of the casting (ordinate axis), to obtain an orientation of the Lorentz force in a middle zone extending between 172 ± T / 4 according to a casting process with stationary electromagnetic stirring plating.
Description de l’inventionDescription of the invention
En préambule, on appelle produit plat un produit de forme parallélépipédique s'étendant parallèlement à un axe longitudinal (L), et dont la section perpendiculaire à l’axe longitudinal présente une largeur (TL) et une épaisseur (TC), l'épaisseur (TC) étant inférieure à la largeur. Tous les alliages d’aluminium cités dans le document sont désignés, sauf indication contraire, selon les désignations définies par 1’ « Aluminum Association » dans les «Registration Record Sériés » qu’elle publie régulièrement.In the preamble, we call a flat product a product of parallelepiped shape extending parallel to a longitudinal axis (L), and whose section perpendicular to the longitudinal axis has a width (TL) and a thickness (TC), the thickness (TC) being less than the width. All the aluminum alloys mentioned in the document are designated, unless otherwise indicated, according to the designations defined by 1 "Aluminum Association" in the "Registration Record Sériés" which it publishes regularly.
Toutes les indications concernant la composition chimique des alliages sont exprimées comme un pourcentage en poids basé sur le poids total de l’alliage. L’expression 1.4 x Si signifie que la teneur en silicium exprimée en % en poids est multipliée par 1.4.All information regarding the chemical composition of the alloys is expressed as a percentage by weight based on the total weight of the alloy. The expression 1.4 x Si means that the silicon content expressed in% by weight is multiplied by 1.4.
Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515.The definitions of metallurgical states are given in European standard EN 515.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d’autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d’élasticité conventionnelle à 0.2% d’allongement Rpo.2, et l’allongement à la rupture A%, sont déterminés par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1 (2016), le prélèvement et le sens de l’essai étant définis par la norme EN 485 (2016).The static mechanical characteristics in tension, in other words the tensile strength R m , the conventional elastic limit at 0.2% elongation R p o.2, and the elongation at break A%, are determined by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1 (2016), the sampling and the direction of the test being defined by standard EN 485 (2016).
Le facteur d’intensité de contrainte (Kic) est déterminé selon la norme ASTM E 399 (2012). Les tailles de grain sont mesurées selon la norme ASTM El 12-12.The stress intensity factor (Kic) is determined according to standard ASTM E 399 (2012). Grain sizes are measured according to ASTM El 12-12.
L’abattement de résistance par effet d’entaille est déterminé par la norme E 602-03.The reduction in resistance by notch effect is determined by standard E 602-03.
Selon une nomenclature connue de l’homme du métier, le terme T/n, où n est un nombre positif, désigne une région située à une distance T/n de la surface d’un produit parallélépipédique où T désigne l’épaisseur du produit, ledit produit parallélépipédique s’étend parallèlement à un axe longitudinal (L), et dont la section perpendiculaire à l’axe longitudinal présente une largeur et une épaisseur, l'épaisseur étant inférieure à la largeur.According to a nomenclature known to a person skilled in the art, the term T / n, where n is a positive number, designates a region located at a distance T / n from the surface of a parallelepipedic product where T designates the thickness of the product , said parallelepiped product extends parallel to a longitudinal axis (L), and whose section perpendicular to the longitudinal axis has a width and a thickness, the thickness being less than the width.
Les inventeurs se sont aperçus qu’un produit plat issu d’un lingot obtenu selon les conditions de procédé de coulée de l’invention et ensuite transformé selon un procédé de transformation comprenant un corroyage, une mise en solution, trempe et revenu ou maturation permettait d’obtenir un bon compromis entre ténacité, limite d’élasticité et allongement. En particulier le compromis est obtenu pour la ténacité définie selon la norme E399-12 mesurée à mi épaisseur dans le sens L-T , la limité d’élasticité mesurée dans le sens longitudinal (L) et l’allongement à rupture mesuré dans le sens travers court (TC).The inventors have realized that a flat product obtained from an ingot obtained according to the conditions of the casting process of the invention and then transformed according to a transformation process comprising a working, a dissolution, quenching and tempering or maturing allows to obtain a good compromise between toughness, elastic limit and elongation. In particular, the compromise is obtained for the toughness defined according to the standard E399-12 measured at mid thickness in the direction LT, the elastic limit measured in the longitudinal direction (L) and the elongation at break measured in the short cross direction (TC).
Cependant, la solution corroyage n’est pas toujours envisageable en fonction de l’épaisseur du produit souhaité. C’est le cas en particulier des produits plats en alliage d’aluminium, en particulier les alliages d’aluminium à durcissement structural de la série 7XXX, utilisés dans les domaines de l’usinage de moules mécaniques. Ceux-ci sont classiquement utilisés à des épaisseurs supérieures à 400 mm, préférentiellement supérieures à 500 mm, encore plus préférentiellement supérieure à 600 mm.However, the wrought solution is not always possible depending on the thickness of the desired product. This is particularly the case for flat aluminum alloy products, in particular the structurally hardened aluminum alloys of the 7XXX series, used in the fields of mechanical mold machining. These are conventionally used at thicknesses greater than 400 mm, preferably greater than 500 mm, even more preferably greater than 600 mm.
Les inventeurs se sont aperçus que des produits plats obtenus à partir d’un lingot d’épaisseur supérieure à 400 mm, préférentiellement supérieure à 500 mm, encore plus préférentiellement supérieure à 600 mm obtenu selon les conditions de procédé de coulée de l’invention et ensuite transformés selon un procédé de transformation comprenant une mise en solution, trempe et revenu ou maturation mais n’incluant pas d’étape de déformation plastique supérieure à 5% permettait d’obtenir un écart de propriétés réduit dans l’épaisseur. En particulier, cette amélioration est observée pour l’allongement à rupture mesuré entre la surface et la mi-épaisseur dans le sens TL et l’abattement de résistance par effet d’entaille mesuré à mi épaisseur et quart épaisseur dans le sens TL.The inventors have realized that flat products obtained from an ingot of thickness greater than 400 mm, preferably greater than 500 mm, even more preferably greater than 600 mm obtained according to the conditions of the casting process of the invention and then transformed according to a transformation process comprising dissolving, quenching and tempering or maturing but not including a plastic deformation step greater than 5% made it possible to obtain a reduced difference in properties in the thickness. In particular, this improvement is observed for the elongation at break measured between the surface and the mid-thickness in the direction TL and the reduction in resistance by notch effect measured at mid-thickness and quarter-thickness in the direction TL.
L’invention repose sur la constatation faite par les inventeurs que la combinaison du procédé de coulée décrit dans les demandes PCT/FR2017/051195 ou FR 1761200 pour obtenir un lingot d’alliage d’aluminium d’épaisseur supérieure à 400 mm et un procédé de transformation comprenant une mise en solution à une température supérieure à 450°C, trempe et revenu ou maturation permet d’obtenir un meilleur compromis de propriétés dans l’épaisseur du produit plat transformé.The invention is based on the observation made by the inventors that the combination of the casting process described in applications PCT / FR2017 / 051195 or FR 1761200 to obtain an aluminum alloy ingot of thickness greater than 400 mm and a process processing comprising dissolving at a temperature above 450 ° C, quenching and tempering or maturing provides a better compromise of properties in the thickness of the processed flat product.
Les inventeurs attribuent ce bénéfice à la réduction de la macroségrégation intermittente dans le produit plat transformé.The inventors attribute this benefit to the reduction of intermittent macro-aggregation in the processed flat product.
Les demandes PCT/FR2017/051195 et FR 1761200 visent toutes les deux à réduire les macroségrégations intermittentes dans le lingot coulé en utilisant un champ magnétique glissant. On nommera coulée avec brassage électromagnétique non stationnaire les conditions de coulées décrites dans la demande PCT/FR2017/051195 permettant de réduire les macroségrégations intermittentes. On nommera coulée avec brassage électromagnétique stationnaire plaquant les conditions de coulée décrites dans la demande FR 1761200 permettant de réduire les macroségrégations intermittentes.Applications PCT / FR2017 / 051195 and FR 1761200 both aim to reduce intermittent macro-segregation in the cast ingot by using a sliding magnetic field. The casting conditions described in application PCT / FR2017 / 051195 making it possible to reduce intermittent macro-aggregations will be called casting with non-stationary electromagnetic stirring. We will call casting with stationary electromagnetic stirring plating the conditions of casting described in the application FR 1761200 making it possible to reduce intermittent macrosegregations.
Le produit plat s'étend parallèlement à un axe longitudinal (L), et dont la section perpendiculaire à l’axe longitudinal présente une largeur (TL) et une épaisseur (TC), l'épaisseur (TC) étant inférieure à la largeur, l’épaisseur dudit produit plat étant supérieure à 12.5 mm.The flat product extends parallel to a longitudinal axis (L), and whose section perpendicular to the longitudinal axis has a width (TL) and a thickness (TC), the thickness (TC) being less than the width, the thickness of said flat product being greater than 12.5 mm.
De manière préférée le produit plat présente une épaisseur supérieure à 40 mm, et de manière encore plus préférée supérieure à 70 mm.Preferably the flat product has a thickness greater than 40 mm, and even more preferably greater than 70 mm.
Les macroségrégations intermittentes du produit plat peuvent être caractérisées en réalisant des analyses chimiques selon l’épaisseur du produit, de préférence des profils linéaires selon l’axe TC dans le plan L-TC du produit. Ces profils sont réalisés de préférence à quart largeur ou mi largeur. Ces analyses chimiques peuvent être réalisées par microsonde ou par toute autre méthode avec une résolution spatiale d’au moins 0.1 mm.The intermittent macro-aggregations of the flat product can be characterized by performing chemical analyzes according to the thickness of the product, preferably linear profiles along the TC axis in the L-TC plane of the product. These profiles are preferably produced at quarter width or half width. These chemical analyzes can be carried out by microprobe or by any other method with a spatial resolution of at least 0.1 mm.
Le profil obtenu avec une résolution d’au moins 0,1 mm est le profil brut. Une moyenne glissante sur 2 mm permet de s’affranchir de la microségrégation et permet d’obtenir un profil lissé. Une autre moyenne glissante du profil brut sur 50 mm permet de s’affranchir des macroségrégations intermittentes, et d’obtenir le profil de macroségrégation continue. Ue profil de macroségrégation continue est soustrait au profil lissé pour obtenir un profil dit corrigé, correspondant à la macroségrégation intermittente. Ue profil corrigé est principalement représentatif de la macroségrégation intermittente, et n’est pas ou peu affecté par la macroségrégation continue centrale et par la microségrégation. Un tel profil corrigé permet de caractériser la macroségrégation intermittente.The profile obtained with a resolution of at least 0.1 mm is the raw profile. A sliding average of 2 mm eliminates microsegregation and provides a smooth profile. Another sliding average of the gross profile over 50 mm makes it possible to get rid of intermittent macro-aggregation, and to obtain the continuous macro-aggregation profile. A continuous macro-aggregation profile is subtracted from the smoothed profile to obtain a so-called corrected profile, corresponding to intermittent macro-aggregation. The corrected profile is mainly representative of intermittent macro-aggregation, and is not or only slightly affected by central continuous macro-aggregation and by micro-aggregation. Such a corrected profile makes it possible to characterize the intermittent macro-aggregation.
On peut alors calculer un écart maximal de concentration dans une zone d’analyse Za située entre T/3.3 et T/2.3 de l’épaisseur du produit plat, cet écart maximal pouvant être exprimé selon l’équation suivante :We can then calculate a maximum concentration difference in a Za analysis zone located between T / 3.3 and T / 2.3 of the thickness of the flat product, this maximum difference can be expressed according to the following equation:
ACza = max (Cza) - min (Cza) où max (Cza) et min (Cza) désignent respectivement les concentrations maximale et minimale de l’élément considéré mesurées entre T/3.3 et T/2.3.ACza = max (Cza) - min (Cza) where max (Cza) and min (Cza) denote respectively the maximum and minimum concentrations of the element considered measured between T / 3.3 and T / 2.3.
L’élément considéré est un élément dont la teneur en poids dans l’alliage est supérieure ou égale à 0.5%. Il peut s’agir, de préférence, de l’élément majeur de l’alliage, le terme élément majeur correspondant à la définition donnée par The Aluminum Association.The element considered is an element whose content by weight in the alloy is greater than or equal to 0.5%. It can preferably be the major element of the alloy, the term major element corresponding to the definition given by The Aluminum Association.
L’écart maximal ACza peut être normalisé par la concentration nominale Co de l’élément considéré. Les produits selon l’invention présentent de préférence une valeur d’un tel ratio normalisé inférieure à 10% et de préférence inférieure à 8% ou même inférieure à 6 %. Cependant la valeur absolue de ACza peut être influencée par l’épaisseur du produit, la nature de l’élément considéré, notamment son coefficient de partage et/ou sa concentration. Il est donc utile pour caractériser les produits obtenus par le procédé selon l’invention de calculer, à titre de référence, un écart maximal dans une zone de référence Zr peu sensible aux macroségrégations intermittentes, située entre T/12 et 176, cet écart maximal pouvant être exprimé selon l’équation suivante:The maximum deviation ACza can be normalized by the nominal concentration Co of the element considered. The products according to the invention preferably have a value of such a standardized ratio of less than 10% and preferably less than 8% or even less than 6%. However, the absolute value of ACza can be influenced by the thickness of the product, the nature of the element considered, in particular its partition coefficient and / or its concentration. It is therefore useful to characterize the products obtained by the method according to the invention to calculate, by way of reference, a maximum deviation in a reference zone Zr not very sensitive to intermittent macro-aggregations, situated between T / 12 and 176, this maximum deviation can be expressed according to the following equation:
ACZr= max (Czr) - min (Czr) où max (Czr) et min (Czr) désignent respectivement les concentrations maximale et minimale de l’élément considéré mesurées entre 1712 et 176.AC Z r = max (Czr) - min (Czr) where max (Czr) and min (Czr) denote respectively the maximum and minimum concentrations of the element considered measured between 1712 and 176.
On obtient ainsi un critère de dispersion ε permettant d’évaluer pour l’élément considéré la macroségrégation intermittente :We thus obtain a dispersion criterion ε allowing to evaluate for the element considered the intermittent macro-aggregation:
ε = ACza / ACZrε = ACza / AC Z r
Pour s’affranchir de variations locales de composition, il est avantageux, pour déterminer ACza et ACzr , de calculer une moyenne sur au moins cinq profils de concentration distants d’au moins mm.To overcome local variations in composition, it is advantageous, to determine ACza and ACzr, to calculate an average over at least five concentration profiles at least mm apart.
Plus ε est faible, moins les macroségrégations intermittentes sont marquées. Les produits obtenus par le procédé selon l’invention ont de préférence un critère de dispersion ε inférieur à 3.3, de préférence inférieur à 3, plus avantageusement inférieur à 2.5, encore plus avantageusement inférieur à 2 et de manière préférée inférieur à 1.5.The lower ε, the less marked the intermittent macro-segregations. The products obtained by the process according to the invention preferably have a dispersion criterion ε less than 3.3, preferably less than 3, more advantageously less than 2.5, even more advantageously less than 2 and preferably less than 1.5.
On peut également appliquer ce critère de dispersion à plusieurs éléments dont la teneur individuelle est supérieure à 0.5%. Dans le cas où l’on considère la somme de plusieurs éléments, les valeurs pour normaliser l’écart maximal ACza, et/ou la transformée de Fourier correspondent à la somme des concentrations nominales des éléments considérés.This dispersion criterion can also be applied to several elements whose individual content is greater than 0.5%. In the case where we consider the sum of several elements, the values to normalize the maximum deviation ACza, and / or the Fourier transform correspond to the sum of the nominal concentrations of the elements considered.
est également utile de réaliser une analyse par transformée de Fourier du profil brut de composition et de le normaliser par la composition nominale de l’élément. Une telle analyse permet d’identifier des périodes spatiales caractérisant la macroségrégation intermittente. Les inventeurs ont pu constater que la macroségrégation intermittente présente des périodes comprises entre deux valeurs définies en fonction du taux de réduction R appliqué au lingot pendant le procédé de transformation. Typiquement la macroségrégation intermittente présente des périodes comprises entre 8/R et 25/R mm.It is also useful to carry out a Fourier transform analysis of the raw composition profile and to normalize it by the nominal composition of the element. Such an analysis makes it possible to identify spatial periods characterizing intermittent macro-aggregation. The inventors have been able to observe that the intermittent macro-segregation has periods between two values defined as a function of the reduction rate R applied to the ingot during the transformation process. Typically intermittent macro-aggregation has periods between 8 / R and 25 / R mm.
On appelle taux de réduction le rapport entre l’épaisseur du lingot obtenue par le procédé de coulée et l’épaisseur du produit plat final obtenu après corroyage ou si un scalcape est effectué l’épaisseur obtenue après scalpage et l’épaisseur du produit plat final obtenu après corroyage. Par exemple, dans le cas d’un laminage à chaud, si le lingot coulé présente une épaisseur de 550 mm et qu’il est scalpé à 500 mm pour supprimer la couche corticale en surface ou d’éventuels défauts, s’il est laminé à une épaisseur finale de 100 mm, le taux de réduction est égal à 5.The reduction ratio is the ratio between the thickness of the ingot obtained by the casting process and the thickness of the final flat product obtained after working or if a scalcape is carried out the thickness obtained after scalping and the thickness of the final flat product. obtained after wrought. For example, in the case of hot rolling, if the cast ingot has a thickness of 550 mm and it is scalped to 500 mm to remove the cortical layer on the surface or possible defects, if it is rolled at a final thickness of 100 mm, the reduction rate is equal to 5.
Quand la macroségrégation intermittente est importante, et que le lingot ne subit pas de déformation plastique supérieure à 5%, le taux de réduction est sensiblement égal à 1. On observe donc dans ce cas un pic de l’amplitude des composantes de Fourier pour des périodes spatiales comprises entre 8 et 25 mm.When the intermittent macro-segregation is significant, and the ingot does not undergo plastic deformation greater than 5%, the reduction rate is substantially equal to 1. We therefore observe in this case a peak in the amplitude of the Fourier components for spatial periods between 8 and 25 mm.
On détermine un critère adimensionnel d’intensité spectrale ζ qui correspond à l’amplitude maximale des composantes de Fourier dans une plage de période spatiale comprise entre 8/R et 25/R mm, normalisée par la concentration nominale Co de l’élément considéré. Les produits obtenus par le procédé selon l’invention ont de préférence un critère ζ inférieur à 0.01, de préférence inférieur à 0.007 et de manière préférée inférieur à 0.005.A dimensionless spectral intensity criterion ζ is determined which corresponds to the maximum amplitude of the Fourier components in a range of spatial period between 8 / R and 25 / R mm, normalized by the nominal concentration Co of the element considered. The products obtained by the process according to the invention preferably have a criterion ζ less than 0.01, preferably less than 0.007 and preferably less than 0.005.
Les critères de dispersion ε et d’intensité spectrale ζ sont avantageusement appliqués à l’élément majeur de l’alliage considéré, typiquement au Zn pour un alliage 7xxx ou au Cu pour un alliage 2xxx. On peut également appliquer ces critères à la somme de plusieurs éléments dont la teneur individuelle est supérieure à 0.5%, par exemple la somme Zn + Cu dans certains alliages 7xxx ou la somme Mg + Si dans les alliages 6xxx.The dispersion ε and spectral intensity ζ criteria are advantageously applied to the major element of the alloy considered, typically Zn for a 7xxx alloy or Cu for a 2xxx alloy. These criteria can also be applied to the sum of several elements whose individual content is greater than 0.5%, for example the sum Zn + Cu in certain alloys 7xxx or the sum Mg + Si in the alloys 6xxx.
Dans le cas où l’on considère la somme de plusieurs éléments, les valeurs pour normaliser l’écart maximal ACza, et/ou la transformée de Fourier correspondent à la somme des concentrations nominales des éléments considérés.In the case where we consider the sum of several elements, the values to normalize the maximum deviation ACza, and / or the Fourier transform correspond to the sum of the nominal concentrations of the elements considered.
Les figures 1 et 2 illustrent une lingotière permettant une mise en œuvre de l'invention. Dans cet exemple, un alliage d’aluminium 1 s’écoule dans une lingotière 2, à travers une ouverture 2i. La coulée s'effectue selon un axe Z vertical, à travers la lingotière. La lingotière est délimitée par une enceinte périphérique dont la section, dans un plan horizontal XY, est parallélépipédique. La lingotière définit un cadre, parallèlement à un axe longitudinal Y, selon une largeur W, et, parallèlement à un axe transversal X, en définissant une épaisseur T. La largeur W est supérieure à l'épaisseur T. L'épaisseur T correspond à une distance entre deux parois verticales 2p délimitant la lingotière 2. La coulée forme un lingot parallélépipédique. Un plan, dit plan médian M, s'étend à mi-épaisseur (T/2), parallèlement à l'axe vertical Z et à l'axe longitudinal Y du lingot. L'épaisseur T est supérieure à 400 mm, de préférence supérieure à 500 mm et de manière encore plus préférée supérieure à 600 mm. L'épaisseur T est de préférence comprise entre 400 mm et 750 mm.Figures 1 and 2 illustrate an ingot mold allowing an implementation of the invention. In this example, an aluminum alloy 1 flows into an ingot mold 2, through an opening 2i. The casting takes place along a vertical Z axis, through the ingot mold. The ingot mold is delimited by a peripheral enclosure the section of which, in a horizontal XY plane, is parallelepiped. The ingot mold defines a frame, parallel to a longitudinal axis Y, along a width W, and, parallel to a transverse axis X, by defining a thickness T. The width W is greater than the thickness T. The thickness T corresponds to a distance between two vertical walls 2p delimiting the ingot mold 2. The casting forms a parallelepipedal ingot. A plane, called median plane M, extends at mid-thickness (T / 2), parallel to the vertical axis Z and the longitudinal axis Y of the ingot. The thickness T is greater than 400 mm, preferably greater than 500 mm and even more preferably greater than 600 mm. The thickness T is preferably between 400 mm and 750 mm.
Un fluide de refroidissement 3, par exemple de l’eau, s’écoule contre la paroi du lingot solidifié. Ce procédé est connu en tant que coulée semi-continue par refroidissement direct (« DirectChili Casting »). Un faux-fond 4 est translaté de façon à s’éloigner de l’ouverture 2i au cours de la coulée. La vitesse de translation du faux-fond correspond à une vitesse dite de coulée V.A cooling fluid 3, for example water, flows against the wall of the solidified ingot. This process is known as semi-continuous casting by direct cooling ("DirectChili Casting"). A false bottom 4 is translated so as to move away from the opening 2i during the casting. The translation speed of the false bottom corresponds to a so-called casting speed V.
Sous l’effet du refroidissement, une zone d'alliage solide ls se forme, à proximité de l’enceinte refroidie, autour d’une zone d'alliage liquide IL, désignée par le terme « marais ». L’interface entre le marais lf et la zone solide ls forme un front 10. A l’issue du refroidissement, le lingot, est formé. Le front 10 présente une pente, par rapport à la verticale, variable en fonction de la position dans l'épaisseur. On appelle l'angle du front un angle a entre la tangente au front, en un point, et la verticale, c'est-à-dire l'axe Z. Plus l'angle du front a est faible, plus la tangente au front est orientée verticalement. L'angle du front est a représenté sur la figure 11. L'angle du front varie selon l'axe transversal X.Under the effect of cooling, a zone of solid alloy ls is formed, near the cooled enclosure, around a zone of liquid alloy IL, designated by the term "marsh". The interface between the swamp lf and the solid zone ls forms a front 10. After cooling, the ingot is formed. The front 10 has a slope, relative to the vertical, which varies according to the position in the thickness. The angle of the front is called an angle a between the tangent to the front, at a point, and the vertical, that is to say the axis Z. The smaller the angle of the front a, the more the tangent to forehead is oriented vertically. The angle of the front is shown in FIG. 11. The angle of the front varies along the transverse axis X.
Sur l'exemple représenté sur la figure 1, le front 10 est stationnaire : il reste sensiblement à la même position, tandis que la matière se déplace verticalement, à la vitesse de coulée.In the example shown in Figure 1, the front 10 is stationary: it remains in substantially the same position, while the material moves vertically, at the casting speed.
Dans les procédés selon l'art antérieur, des macro-ségrégations intermittentes 11 se forment dans le lingot, et en particulier dans une plage d'épaisseur comprise entre 173.3 et Ί72.3 de part et d'autre du plan médian M.In the methods according to the prior art, intermittent macro-segregations 11 are formed in the ingot, and in particular in a thickness range between 173.3 and Ί72.3 on either side of the median plane M.
L’alliage est un alliage d’aluminium de la série 1XXX, 2XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX ou 8XXX. Les alliages dont la fraction massique en éléments d’alliage est supérieure à 1%, voire supérieure à 3% ou encore à 5% sont particulièrement adaptés à un procédé selon l’invention, car plus cette fraction massique de ces éléments d’alliages est importante, plus les ségrégations intermittentes sont marquées. L’invention est particulièrement avantageuse pour les produits en alliage de type 2XXX, 6XXX ou 7XXX.The alloy is an aluminum alloy from the 1XXX, 2XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX or 8XXX series. Alloys whose mass fraction of alloying elements is greater than 1%, even greater than 3% or even 5% are particularly suitable for a method according to the invention, because the more this mass fraction of these alloying elements is important, the more marked the intermittent segregations. The invention is particularly advantageous for alloy products of the 2XXX, 6XXX or 7XXX type.
On a représenté un générateur de champ magnétique 5, apte à générer un champ magnétique B destiné à être appliqué à l'alliage liquide lf. Un tel générateur peut être un aimant permanent mobile ou un inducteur électromagnétique, ce dernier générant un champ magnétique lorsqu’il est parcouru par un courant électrique, dit courant d’induction.There is shown a magnetic field generator 5, capable of generating a magnetic field B intended to be applied to the liquid alloy lf. Such a generator can be a mobile permanent magnet or an electromagnetic inductor, the latter generating a magnetic field when it is traversed by an electric current, called induction current.
Le champ magnétique B appliqué à l'alliage liquide lf est un champ alternatif, d’amplitude Bo et de fréquence f. L’effet de ce champ magnétique est d’appliquer un brassage du marais, par le moyen de forces de Lorentz s’appliquant sur l'alliage liquide lf. En effet, l’application d’un champ magnétique B engendre, dans l’alliage, la formation d’un courant électrique J résultant, au sein de l'alliage liquide lf soumis au champ magnétique, en l’apparition d’une force deThe magnetic field B applied to the liquid alloy lf is an alternating field, of amplitude B o and of frequency f. The effect of this magnetic field is to apply a mixing of the marsh, by means of Lorentz forces applying to the liquid alloy lf. Indeed, the application of a magnetic field B generates, in the alloy, the formation of an electric current J resulting, within the liquid alloy lf subjected to the magnetic field, in the appearance of a force of
Lorentz F telle que F oc J x B où x désigne l’opérateur produit vectoriel, et oc désigne une relation de proportionnalité. La force de Lorentz présente une composante oscillante à une fréquence double de la fréquence f du champ magnétique.Lorentz F such that F oc J x B where x denotes the vector product operator, and oc denotes a relation of proportionality. The Lorentz force has an oscillating component at a frequency twice the frequency f of the magnetic field.
Du fait de l’épaisseur de la lingotière, la fréquence f est choisie de manière à permettre une pénétration suffisante du champ magnétique B dans le marais, de façon à obtenir un brassage efficace du liquide. La fréquence f est d’autant plus faible que l’épaisseur du produit est élevée. Dans le cas d’un lingot d’épaisseur supérieure à 400 mm, la fréquence est de préférence inférieure à 5 Hz, et de façon encore plus avantageuse inférieure à 2 Hz ou à 1Hz.Due to the thickness of the mold, the frequency f is chosen so as to allow sufficient penetration of the magnetic field B into the swamp, so as to obtain efficient mixing of the liquid. The frequency f is lower the higher the thickness of the product. In the case of an ingot with a thickness greater than 400 mm, the frequency is preferably less than 5 Hz, and even more advantageously less than 2 Hz or 1Hz.
Le générateur 5 est apte à générer un champ magnétique glissant. Le terme champ magnétique glissant désigne un champ magnétique alternatif, dont l’amplitude Bo n’est pas constante, et varie entre une valeur minimale et une amplitude maximale B™ax, l’amplitude maximale B™ax se propageant selon un axe de propagation. Par amplitude, on entend la valeur maximale que prend une grandeur périodique. L’application d’un champ magnétique glissant se traduit, en un point du marais, par une variation périodique de son amplitude. Ainsi, l’amplitude du champ magnétique en un point du marais varie en fonction du temps, entre une amplitude minimale B™in et une amplitude maximale B™ax.The generator 5 is able to generate a sliding magnetic field. The term sliding magnetic field designates an alternating magnetic field, the amplitude B o of which is not constant, and varies between a minimum value and a maximum amplitude B ™ ax , the maximum amplitude B ™ ax propagating along an axis of spread. By amplitude is meant the maximum value that a periodic quantity takes. The application of a sliding magnetic field results, at a point in the swamp, by a periodic variation in its amplitude. Thus, the amplitude of the magnetic field at a point in the marsh varies as a function of time, between a minimum amplitude B ™ in and a maximum amplitude B ™ ax .
Le générateur de champ magnétique glissant 5 peut être constitué par plusieurs inducteurs électromagnétiques disposés autour de l’enceinte périphérique. Sur la figure 2, on a représenté trois paires 5i, 52 et 5s d'inducteurs électromagnétiques. La partie supérieure 5s des inducteurs est positionnée au niveau de la surface libre lSUp de l'alliage liquide. Chaque inducteur présente un déphasage de 90° entre la partie supérieure 5s et la partie inférieure 5i. Dans les exemples décrits ci-après, on a utilisé un dispositif tel que décrit dans la demande WO2014/155357. Par grande face d'un lingot, il est entendu une face s'étendant selon l'axe longitudinal Y et l'axe vertical Z. Chaque inducteur comporte une ou plusieurs bobines. Dans cet exemple, chaque bobine est disposée à une distance de 185 mm de la lingotière. D'une façon générale, la distance entre une bobine d'un inducteur et la lingotière peut être comprise entre 10 mm et 200 mm et de façon préférée pour des raisons d’encombrement entre 130 mm et 200 mm.The sliding magnetic field generator 5 can be constituted by several electromagnetic inductors arranged around the peripheral enclosure. In Figure 2, there are shown three pairs 5i, 52 and 5s of electromagnetic inductors. The upper part 5s of the inductors is positioned at the level of the free surface l SU p of the liquid alloy. Each inductor has a 90 ° phase shift between the upper part 5s and the lower part 5i. In the examples described below, a device was used as described in application WO2014 / 155357. By large face of an ingot is meant a face extending along the longitudinal axis Y and the vertical axis Z. Each inductor comprises one or more coils. In this example, each coil is placed at a distance of 185 mm from the mold. Generally, the distance between a coil of an inductor and the ingot mold can be between 10 mm and 200 mm and preferably for reasons of space between 130 mm and 200 mm.
Le champ magnétique glissant peut également être généré à partir d’un ou plusieurs aimants permanents disposés à la périphérie de la lingotière et mis en mouvement par rapport à cette dernière. Par exemple, il est possible de générer un champ magnétique glissant en faisant tourner un aimant permanent.The sliding magnetic field can also be generated from one or more permanent magnets placed on the periphery of the mold and set in motion relative to the latter. For example, it is possible to generate a sliding magnetic field by rotating a permanent magnet.
La distance λ séparant deux maxima d’amplitude du champ magnétique est la longueur d’onde du champ magnétique glissant. La figure 5 représente un exemple de distribution de l’amplitude Bo d’un champ magnétique glissant le long d’un axe de propagation Δ à un instant t (trait continu), et à un instant t + At (trait pointillé). Sur l’axe de propagation, on a représenté une coordonnée r correspondant à la position d’un point du marais. La figure 5 illustre une évolution temporelle d’un champ magnétique alternatif glissant en ce point. Cette évolution est périodique, et s'effectue selon une période P. L’application d’un champ magnétique glissant se traduit, en un point du marais, par une variation périodique de son amplitude. Ainsi, l’amplitude du champ magnétique en un point du marais varie en fonction du temps, entre une amplitude minimale B™in et une amplitude maximale B™ax.The distance λ separating two amplitude maxima of the magnetic field is the wavelength of the sliding magnetic field. FIG. 5 represents an example of distribution of the amplitude Bo of a magnetic field sliding along a propagation axis Δ at an instant t (solid line), and at an instant t + At (dotted line). On the axis of propagation, there is shown a coordinate r corresponding to the position of a point of the marsh. FIG. 5 illustrates a temporal evolution of an alternating magnetic field sliding at this point. This evolution is periodic, and takes place according to a period P. The application of a sliding magnetic field results, at a point in the swamp, by a periodic variation in its amplitude. Thus, the amplitude of the magnetic field at a point in the marsh varies as a function of time, between a minimum amplitude B ™ in and a maximum amplitude B ™ ax .
La force de Lorentz, en un point de coordonnées r du marais, comporte une composante oscillante, modulée selon une fréquence 2f double de la fréquence du champ magnétique. L’amplitude Fo de la densité de force de Lorentz oscillante peut être explicitée selon l’expression:The Lorentz force, at a point of coordinates r of the marsh, has an oscillating component, modulated according to a frequency 2f double the frequency of the magnetic field. The amplitude Fo of the oscillating Lorentz force density can be explained by the expression:
F0(r)= l/2ofXB0 2(r) (1), où σ désigne la conductivité électrique.F 0 (r) = l / 2ofXB 0 2 (r) (1), where σ denotes the electrical conductivity.
L’amplitude de la force de Lorentz, en un point r du marais dépend du carré de l’amplitude du champ magnétique appliqué en ce point. En se plaçant dans le repère XYZ, lié à la lingotière 2, la propagation d’une valeur maximale de l’amplitude du champ magnétique B™ax, le long d’un axe de propagation, entraîne, simultanément, la propagation d’une force de Lorentz d’intensité maximale Fmax selon l’axe de propagation. La combinaison des forces se propageant le long de l’axe de propagation établit un mouvement du liquide selon cet axe constituant un brassage électromagnétique.The amplitude of the Lorentz force, at a point r of the marsh depends on the square of the amplitude of the magnetic field applied at this point. By placing itself in the XYZ coordinate system, linked to the ingot mold 2, the propagation of a maximum value of the amplitude of the magnetic field B ™ ax , along a propagation axis, results, simultaneously, in the propagation of a Lorentz force of maximum intensity F max along the axis of propagation. The combination of the forces propagating along the axis of propagation establishes a movement of the liquid along this axis constituting an electromagnetic stirring.
Les inventeurs ont constaté qu’il était possible d’améliorer les propriétés d’un produit plat en alliage d'aluminium d’épaisseur supérieure à 12.5 mm en ajustant les conditions de brassage pendant la coulée du lingot servant à l’obtention du produit plat après transformation dudit lingot. Le procédé de transformation comprenant une mise en solution à une température supérieure à 45 CFC, une trempe et un revenu ou maturation pour obtenir un produit plat en alliage d’aluminium.The inventors have found that it is possible to improve the properties of a flat aluminum alloy product with a thickness greater than 12.5 mm by adjusting the stirring conditions during the casting of the ingot used to obtain the flat product. after transformation of said ingot. The transformation process comprising dissolving at a temperature above 45 CFC, quenching and tempering or maturing to obtain a flat aluminum alloy product.
Optionnellement une opération de scalpage peut être effectuée pendant le procédé de transformation afin d’éliminer des défauts de surface rédhibitoires si une opération de corroyage, comme le laminage est effectuée subséquemment.Optionally, a scalping operation can be carried out during the transformation process in order to eliminate unacceptable surface defects if a working operation, such as rolling, is carried out subsequently.
Les inventeurs ont découvert deux modes de coulée permettant d’améliorer les propriétés dans l’épaisseur du produit plat :The inventors have discovered two casting methods making it possible to improve the properties in the thickness of the flat product:
une coulée avec brassage électromagnétique non stationnaire une coulée avec brassage électromagnétique stationnaire plaquant.a casting with non-stationary electromagnetic stirring a casting with a stationary electromagnetic stirring plating.
Coulée avec brassage électromagnétique non stationnaireCasting with non-stationary electromagnetic stirring
Les conditions de coulées correspondantes à la coulée avec brassage électromagnétique non stationnaire sont décrites dans la demande PCT/FR2017/051195.The casting conditions corresponding to casting with non-stationary electromagnetic stirring are described in application PCT / FR2017 / 051195.
Les inventeurs ont constaté qu’en modulant, dans le temps, l’amplitude maximale de la force de Lorentz Fmax se propageant dans le marais, les macroségrégations intermittentes sont atténuées, voire disparaissent, et cela particulièrement sur des lingots dont l’épaisseur est supérieure à 400 mm.The inventors have found that by modulating, over time, the maximum amplitude of the Lorentz force F max propagating in the marsh, the intermittent macro-aggregations are attenuated, even disappear, and this particularly on ingots whose thickness is greater than 400 mm.
Cette modulation temporelle peut être obtenue par une variation d’un paramètre, dit paramètre magnétique de force, commandant l’amplitude de la densité de force de Lorentz explicitée dans l’équation (1), par exemple :This temporal modulation can be obtained by a variation of a parameter, called magnetic force parameter, controlling the amplitude of the Lorentz force density explained in equation (1), for example:
la valeur de l’amplitude maximale B™ax du champ magnétique ;the value of the maximum amplitude B ™ ax of the magnetic field;
de la fréquence f du champ magnétique ;the frequency f of the magnetic field;
la longueur d’onde A du champ magnétique glissant.the wavelength A of the sliding magnetic field.
Le procédé avec brassage électromagnétique non stationnaire peut comporter l’une quelconque des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison :The process with non-stationary electromagnetic stirring can include any of the following characteristics, taken individually or in combination:
la fréquence du champ magnétique est inférieure à 5 Hz, ou 2 Hz ou 1 Hz ;the frequency of the magnetic field is less than 5 Hz, or 2 Hz or 1 Hz;
la force de Lorentz d’intensité maximale, se propageant selon l’axe de propagation, varie d’au moins 30 N.m-3 dans un intervalle temporel compris entre 50 secondes et 10 minutes ;the Lorentz force of maximum intensity, propagating along the axis of propagation, varies by at least 30 Nm -3 in a time interval between 50 seconds and 10 minutes;
le champ magnétique est tel que la valeur absolue de la variation de la densité de la force de Lorentz maximale est supérieure ou égale à 0.05 N.m-3.s1 durant ledit intervalle temporel ;the magnetic field is such that the absolute value of the variation in the density of the maximum Lorentz force is greater than or equal to 0.05 Nm -3 .s 1 during said time interval;
l’axe de propagation de l’amplitude maximale du champ magnétique appartient à un plan parallèle à la direction de coulée ;the axis of propagation of the maximum amplitude of the magnetic field belongs to a plane parallel to the direction of casting;
au cours de la coulée, la variation du paramètre de force est périodique, la période étant comprise entre 50 s et 20 minutes, ou entre 1 minute et 15 minutes, ou entre 2 minutes et 10 minutes ;during the casting, the variation of the force parameter is periodic, the period being between 50 s and 20 minutes, or between 1 minute and 15 minutes, or between 2 minutes and 10 minutes;
au cours de la coulée, la force de Lorentz d’intensité maximale n’est pas égale à zéro.during casting, the Lorentz force of maximum intensity is not equal to zero.
au cours de la coulée, la variation du paramètre de force n’est pas obtenue par une interruption périodique du champ glissant.during the casting, the variation of the force parameter is not obtained by a periodic interruption of the sliding field.
le nombre adimensionnel de Hartmann, en au moins un point de la partie liquide de l’alliage, varie au moins d’un facteur 3, voire d’un facteur 5, dans ledit intervalle temporel ;the dimensionless Hartmann number, at at least one point in the liquid part of the alloy, varies at least by a factor of 3, or even by a factor of 5, in said time interval;
l’alliage d’aluminium est choisi parmi les alliages de types 2XXX, 6XXX ou 7XXX.the aluminum alloy is chosen from alloys of type 2XXX, 6XXX or 7XXX.
Selon un mode de réalisation, les générateurs sont des inducteurs électromagnétiques, chaque inducteur électromagnétique étant parcouru par un courant dit courant d’induction. Le procédé comporte, durant ledit intervalle temporel :According to one embodiment, the generators are electromagnetic inductors, each electromagnetic inductor being traversed by a current called induction current. The method comprises, during said time interval:
une variation d’une intensité du courant d’induction ;a variation of an intensity of the induction current;
et/ou une variation d’une fréquence du courant d’induction ;and / or a variation of a frequency of the induction current;
et/ou une variation d’une distance entre un inducteur électromagnétique et la lingotière. et/ou une variation du déphasage du courant entre les bobines qui conduit à une variation de la longueur d’onde du champ magnétique glissant.and / or a variation of a distance between an electromagnetic inductor and the mold. and / or a variation in the phase shift of the current between the coils which leads to a variation in the wavelength of the sliding magnetic field.
Selon ce mode de réalisation, le procédé peut comporter une variation de l’intensité ou de la fréquence du courant d’induction parcourant un inducteur, le procédé comportant alors :According to this embodiment, the method may include a variation in the intensity or the frequency of the induction current flowing through an inductor, the method then comprising:
une étape préalable de définition d’au moins une valeur critique de l’intensité et de la fréquence du courant d’induction générant, au niveau d’une surface libre de l’alliage d’aluminium s’écoulant dans la lingotière, une onde résonante ;a preliminary step of defining at least one critical value of the intensity and the frequency of the induction current generating, at a free surface of the aluminum alloy flowing in the ingot mold, a wave resonant;
une détermination d’une plage de variation de l’intensité ou de la fréquence du courant d’induction en fonction de ladite valeur critique préalablement définie.a determination of a range of variation of the intensity or the frequency of the induction current as a function of said previously defined critical value.
Le procédé peut comporter une définition d’une pluralité de valeurs critiques de l’intensité et de la fréquence du courant d’induction, de façon à définir une courbe de résonance, représentant les valeurs critiques d’intensité et de fréquence générant une résonance de ladite surface libre, le procédé comportant une détermination d’une plage de variation de l’intensité ou de la fréquence du courant d’induction dans un domaine délimité par ladite courbe de résonance.The method may include defining a plurality of critical values of the intensity and frequency of the induction current, so as to define a resonance curve, representing the critical values of intensity and frequency generating a resonance of said free surface, the method comprising a determination of a range of variation of the intensity or the frequency of the induction current in a domain delimited by said resonance curve.
De manière préférée, le procédé comporte une variation de la fréquence du courant d’induction parcourant un inducteur.Preferably, the method includes a variation in the frequency of the induction current flowing through an inductor.
Selon un mode de réalisation, au moins un générateur est un aimant permanent, le procédé comportant :According to one embodiment, at least one generator is a permanent magnet, the method comprising:
une variation d’une distance entre l’aimant permanent et la lingotière ;a variation of a distance between the permanent magnet and the mold;
et/ou une rotation de l’aimant permanent, et une variation de la vitesse de rotation de l’aimant ;and / or a rotation of the permanent magnet, and a variation in the speed of rotation of the magnet;
et/ou une rotation de deux aimants permanents.and / or a rotation of two permanent magnets.
Lorsque le champ magnétique glissant est généré par une pluralité d’inducteurs électromagnétiques disposés à la périphérie de la lingotière, la modulation temporelle de la densité de force de Lorentz peut être obtenue en modifiant le pas polaire, c’est-à-dire le déphasage entre les courants d’induction circulant dans chaque inducteur. Une telle modification permet de faire varier la longueur d’onde A du champ magnétique glissant, c’està-dire la distance entre deux maximas se propageant selon l’axe de propagation. La fréquence du courant d’induction circulant dans les inducteurs peut être variable, ce qui modifie la fréquence f du champ magnétique. L’amplitude du courant d’induction peut également être variable, ce qui modifie la valeur de l’amplitude maximale B™ax du champ magnétique. Sur la figure 3, on a représenté un mode de réalisation dans lequel la valeur de l’amplitude maximale B™ax du champ magnétique et la longueur d’onde A du champ magnétique glissant sont variables au cours du temps. Ainsi, on a représenté une distribution spatiale de l’amplitude B0(t) dans le marais, à un instant t (trait continu), ainsi qu’une distribution spatiale de l’amplitude B0(t + Δί), à un instant t + At (trait pointillé). Durant l’intervalle temporel At, l’amplitude maximale B™ax varie entre B™ax(t) et B™ax (t + Δί). De même, la longueur d’onde A a été modifiée, passant de A(i) à Α(ί + Δί). Sur la figure 4, qui représente une évolution temporelle d’un champ magnétique alternatif glissant en un point, on a représenté un mode de réalisation dans lequel la valeur de l’amplitude maximale B™ax du champ magnétique varie, au cours du temps, pour une fréquence f et une longueur d’onde A constantes.When the sliding magnetic field is generated by a plurality of electromagnetic inductors arranged at the periphery of the ingot mold, the temporal modulation of the Lorentz force density can be obtained by modifying the pole pitch, i.e. the phase shift between the induction currents flowing in each inductor. Such a modification makes it possible to vary the wavelength A of the sliding magnetic field, that is to say the distance between two maxima propagating along the axis of propagation. The frequency of the induction current flowing in the inductors can be variable, which modifies the frequency f of the magnetic field. The amplitude of the induction current can also be variable, which modifies the value of the maximum amplitude B ™ ax of the magnetic field. FIG. 3 shows an embodiment in which the value of the maximum amplitude B ™ ax of the magnetic field and the wavelength A of the sliding magnetic field are variable over time. Thus, a spatial distribution of the amplitude B 0 (t) in the marsh has been represented, at an instant t (solid line), as well as a spatial distribution of the amplitude B 0 (t + Δί), at a instant t + At (dotted line). During the time interval At, the maximum amplitude B ™ ax varies between B ™ ax (t) and B ™ ax (t + Δί). Likewise, the wavelength A has been modified, going from A (i) to Α (ί + Δί). FIG. 4, which represents a temporal evolution of an alternating magnetic field sliding at a point, an embodiment has been shown in which the value of the maximum amplitude B ™ ax of the magnetic field varies, over time, for a constant frequency f and a wavelength A.
De ce fait, l’amplitude maximale de la force de Lorentz, se propageant dans le marais, varie entre i et ί + Δί, entre les valeurs Fmax(t) et Fmax(t + Δί).Therefore, the maximum amplitude of the Lorentz force, propagating in the swamp, varies between i and ί + Δί, between the values F max (t) and F max (t + Δί).
La modulation temporelle d’un paramètre de force est mise en œuvre pendant la coulée, durant une durée significative, de préférence supérieure à 50% voire à 80% de la durée de la coulée. Cette modulation temporelle peut par exemple être appliquée durant au moins 30 minutes, voire au moins 1 heure.The temporal modulation of a force parameter is implemented during the casting, for a significant duration, preferably greater than 50% or even 80% of the duration of the casting. This time modulation can for example be applied for at least 30 minutes, or even at least 1 hour.
Un champ magnétique glissant B peut notamment être généré à partir de deux inducteurs disposés sur une même face du lingot. Les inducteurs sont disposés de préférence face à une grande face du lingot, c’est-à-dire une des deux faces du lingot présentant la plus grande section verticale. Les inducteurs peuvent être superposés l’un à l’autre, de façon à engendrer un déphasage dit vertical, ou disposés côte à côte, de façon à engendrer un déphasage horizontal. On peut utiliser un dispositif décrit dans la demande WO2014/155357, et plus précisément trois inducteurs, orientés selon l’axe vertical Z, sont disposés face à chaque grande face du lingot. Le champ magnétique glissant peut également être généré à partir d’un ou plusieurs aimants permanents disposés à la périphérie de la lingotière et mis en mouvement par rapport à cette dernière. Par exemple, il est possible de générer un champ magnétique glissant en faisant tourner un aimant permanent.A sliding magnetic field B can in particular be generated from two inductors arranged on the same face of the ingot. The inductors are preferably arranged facing a large face of the ingot, that is to say one of the two faces of the ingot having the largest vertical section. The inductors can be superimposed on each other, so as to generate a so-called vertical phase shift, or arranged side by side, so as to generate a horizontal phase shift. One can use a device described in application WO2014 / 155357, and more precisely three inductors, oriented along the vertical axis Z, are arranged opposite each large face of the ingot. The sliding magnetic field can also be generated from one or more permanent magnets placed on the periphery of the mold and set in motion relative to the latter. For example, it is possible to generate a sliding magnetic field by rotating a permanent magnet.
Une variation des paramètres du champ magnétique glissant, qu’il s’agisse de son amplitude, de sa fréquence ou de sa longueur d’onde permet d’appliquer une force de Uorentz non stationnaire dans le marais. Ues inventeurs ont constaté que cela permet d’atténuer l’apparition des macroségrégations intermittentes voire de les faire disparaître. De telles conditions influent probablement sur les recirculations se produisant spontanément dans le marais, et réduisent leurs conséquences.A variation in the parameters of the sliding magnetic field, whether in terms of its amplitude, frequency or wavelength, makes it possible to apply a non-stationary Uorentz force in the swamp. The inventors have found that this makes it possible to attenuate the appearance of intermittent macro-aggregations or even to make them disappear. Such conditions are likely to affect spontaneous recirculations in the marsh, and reduce their consequences.
De préférence, dans le marais, la vitesse de variation de la densité maximale de force de Lorentz est supérieure à 0.05 N.nU.s1, et de préférence supérieure à 0.1 N.nU.s1, et de préférence supérieure à 0.2 N.nU.s1. Dans un mode de réalisation la vitesse maximale de variation de la densité maximale de force de Lorentz pendant la coulée est au moins de 1 N.m-3.s-1 et de préférence au moins de 2 N.nU.s1.Preferably, in the marsh, the speed of variation of the maximum Lorentz force density is greater than 0.05 N.nU.s 1 , and preferably greater than 0.1 N.nU.s 1 , and preferably greater than 0.2 N .nU.s 1 . In one embodiment, the maximum speed of variation of the maximum Lorentz force density during casting is at least 1 Nm -3 .s -1 and preferably at least 2 N.nU.s 1 .
De préférence, la variation d’un ou plusieurs paramètres de force a lieu dans un intervalle temporel inférieur ou égal aux durées caractéristiques des recirculations générées par convection naturelle. Ces durées varient selon l’épaisseur du lingot et de la vitesse de coulée. En considérant des épaisseurs e comprises entre 400 mm et 700 mm, et des vitesses de coulée comprises entre 30 mm/min et 80 mm/min, les durées caractéristiques des recirculations s’étendent entre 50 secondes (épaisseur de 400 mm, vitesse de coulée de 30 mm/min) et 10 minutes (épaisseur de 700 mm, vitesse de coulée de 80 mm/min). Ainsi, les paramètres de force varient dans un intervalle temporel Δί déterminé en fonction de ces durées caractéristiques. Par variation, on entend une variation significative, d’au moins 10% du paramètre de force considéré, et de préférence d’au moins 20% voire 30% du paramètre de force.Preferably, the variation of one or more force parameters takes place in a time interval less than or equal to the durations characteristic of the recirculations generated by natural convection. These times vary according to the thickness of the ingot and the casting speed. Considering thicknesses e between 400 mm and 700 mm, and casting speeds between 30 mm / min and 80 mm / min, the characteristic durations of recirculations extend between 50 seconds (thickness of 400 mm, casting speed 30 mm / min) and 10 minutes (thickness 700 mm, casting speed 80 mm / min). Thus, the force parameters vary within a time interval Δί determined as a function of these characteristic durations. By variation is meant a significant variation, of at least 10% of the force parameter considered, and preferably of at least 20% or even 30% of the force parameter.
La variation d’un paramètre de force peut être périodique, la période temporelle de variation pouvant être de l’ordre d’une durée caractéristique de recirculation, c’est-à-dire être comprise entre 50 secondes et 10 minutes selon les conditions de dimensions et de vitesse de la coulée. De préférence, dans le marais, pendant la période temporelle de variation, la densité maximale de force de Lorentz varie d’au moins 30 N.m’3, et avantageusement d’au moins 40 N.m-3, et de préférence d’au moins 50 N.m-3, et encore plus préférentiellement d’au moins 60 N.m-3.The variation of a force parameter can be periodic, the temporal period of variation being able to be of the order of a characteristic duration of recirculation, that is to say being between 50 seconds and 10 minutes depending on the conditions of dimensions and speed of casting. Preferably, in the marsh, during the temporal period of variation, the maximum Lorentz force density varies at least 30 N.m ' 3 , and advantageously at least 40 Nm -3 , and preferably at least 50 Nm -3 , and even more preferably at least 60 Nm -3 .
La variation d’un paramètre de force peut également être monotone au cours de la coulée, par exemple selon une fonction croissante ou décroissante entre le début et la fin de la coulée, la valeur du paramètre de force variant de façon continue ou par incréments successifs.The variation of a force parameter can also be monotonous during casting, for example according to an increasing or decreasing function between the start and the end of the casting, the value of the force parameter varying continuously or in successive increments .
Avantageusement, au cours de la coulée, la force de Lorentz d’intensité maximale n’est pas égale à zéro. Typiquement, elle est égale à zéro lorsque le courant dans les inducteurs ou les bobines est égale à zéro. Donc de manière avantageuse, la variation du paramètre de force n’est pas obtenue par une interruption périodique du champ glissant.Advantageously, during casting, the Lorentz force of maximum intensity is not equal to zero. Typically, it is zero when the current in the inductors or coils is zero. So advantageously, the variation of the force parameter is not obtained by a periodic interruption of the sliding field.
Avantageusement, au cours de la coulée, la force de Lorentz d’intensité maximale est supérieure à 80 N/m3, de préférence supérieure à 100 N/m3, de préférence supérieure à 120 N/m3 ; de manière encore plus préférée supérieure à 140 N/m3 . Les inventeurs ont en effet constaté que la suppression des macroségrégations intermittentes n’était pas optimum lorsque la force était trop faible. La valeur minimale à partir de laquelle la suppression des macroségrégations intermittentes est améliorée dépend de Tensemble des paramètres de coulée, en particulier du mode de brassage, de la position des inducteurs par rapport à la plaque et de la composition de l’alliage.Advantageously, during casting, the Lorentz force of maximum intensity is greater than 80 N / m 3 , preferably greater than 100 N / m 3 , preferably greater than 120 N / m 3 ; even more preferably greater than 140 N / m 3 . The inventors have in fact found that the suppression of intermittent macro-aggregations was not optimum when the force was too weak. The minimum value from which the suppression of intermittent macro-aggregations is improved depends on the set of casting parameters, in particular the mixing mode, the position of the inductors relative to the plate and the composition of the alloy.
Selon un mode de réalisation, la fréquence f et/ou l’amplitude maximale B™ax du champ magnétique sont modifiées respectivement en faisant varier la fréquence et l’amplitude du courant d’induction circulant dans des inducteurs. Pour cela, le procédé peut comprendre une étape préalable de définition d’un domaine de fonctionnement, c’est-à-dire une plage de variation de la fréquence et/ou de l’intensité du courant d’induction. Cette étape préalable comprend la détermination d’une ou de plusieurs valeurs de couples fréquence/intensité, dites valeurs critiques, générant, à la surface libre lSUp du marais, une résonance, la résonance se traduisant par l’apparition d’oscillations significatives de ladite surface libre lSUp, cette dernière étant représentée sur la figure 7. Ces oscillations significatives sont généralement observées à l’œil nu. Par oscillation significative, on entend par exemple une oscillation dont l’amplitude est supérieure ou égale à 5 mm selon l’axe vertical Z. Par exemple, la fréquence du courant est fixée et on augmente l’intensité du courant d’induction jusqu’à ce qu’une oscillation significative soit observée.According to one embodiment, the frequency f and / or the maximum amplitude B ™ ax of the magnetic field are modified respectively by varying the frequency and the amplitude of the induction current flowing in inductors. For this, the method may include a preliminary step of defining an operating domain, that is to say a range of variation of the frequency and / or of the intensity of the induction current. This preliminary step includes the determination of one or more values of frequency / intensity pairs, called critical values, generating, on the free surface l SU p of the marsh, a resonance, the resonance being expressed by the appearance of significant oscillations. of said free surface l SU p, the latter being represented in FIG. 7. These significant oscillations are generally observed with the naked eye. By significant oscillation is meant, for example, an oscillation whose amplitude is greater than or equal to 5 mm along the vertical axis Z. For example, the frequency of the current is fixed and the intensity of the induction current is increased up to that a significant oscillation is observed.
En considérant différentes valeurs critiques de fréquence (ou d’intensité), il est possible de déterminer expérimentalement une courbe de résonance CR, dans un plan fréquence/intensité correspondant aux différents couples (fréquence/intensité) auxquels une résonance est observée à la surface libre du marais. A partir de cette courbe CR, on détermine une plage de variation de l’intensité et/ou de la fréquence, de façon à éviter ou limiter l’apparition d’une résonance de la surface libre du marais. En effet, la courbe de résonance délimite une zone de stabilité et une zone d’instabilité, dans laquelle la coulée peut devenir dangereuse. Cependant, le fait de moduler la fréquence ou l’intensité du courant d’induction, et donc la fréquence f ou l’amplitude maximale B™ax du champ magnétique glissant, permet de s’approcher temporairement de la courbe de résonance CR, par exemple de façon périodique, tout en restant dans la zone de stabilité. Cela permet de maximiser l’intensité de la force de Lorentz, et donc le brassage du marais, tout en restant dans des configurations de sécurité acceptables. En effet, au voisinage de la courbe de résonance, l’effet de brassage est particulièrement important.By considering different critical values of frequency (or intensity), it is possible to determine experimentally a resonance curve CR, in a frequency / intensity plane corresponding to the different couples (frequency / intensity) to which a resonance is observed on the free surface from the swamp. From this curve CR, a range of variation in intensity and / or frequency is determined, so as to avoid or limit the appearance of a resonance of the free surface of the marsh. Indeed, the resonance curve delimits a zone of stability and a zone of instability, in which the casting can become dangerous. However, the fact of modulating the frequency or the intensity of the induction current, and therefore the frequency f or the maximum amplitude B ™ ax of the sliding magnetic field, makes it possible to temporarily approach the resonance curve CR, by example periodically, while remaining in the stability zone. This maximizes the intensity of the Lorentz force, and therefore the mixing of the marsh, while remaining within acceptable safety configurations. Indeed, in the vicinity of the resonance curve, the stirring effect is particularly significant.
Une telle courbe de résonance CR dépend des conditions de coulée, c’est-à-dire des dimensions de la lingotière, du système de distribution et en particulier de la présence d’un cadre flottant dans le métal liquide, de la vitesse de coulée, de la configuration du champ magnétique appliqué, cette dernière dépendant du générateur de champ magnétique, c’est-à-dire des inducteurs ou du ou des aimants permanents utilisés. Des courbes de résonance CR sont représentées sur les figure 8 et 9, la courbe de la figure 8 a été obtenue en coulant un lingot de section 625 mm x 1520 mm, selon les conditions de l’exemple 1, la courbe de la figure 9 a été obtenue en coulant un lingot de section 525 mm x 1650 mm, selon les conditions de l’exemple 3. Sur cette figure, on a également représenté des abaques représentant un pourcentage de l’intensité d’une force de Lorentz, dite nominale, 100 % correspondant à l’intensité du courant d’induction maximale utilisable dans l’installation lorsque la fréquence est égale à 0.2 Hz. Cette intensité correspond à l’apparition d’une résonance à la fréquence de 0.2 Hz. De préférence, l’intensité et la fréquence du courant d’induction se situent dans un espace délimité par la courbe d’iso-valeur de force représentant un certain pourcentage de l’intensité de la force de Lorentz nominale, par exemple 10% de cette intensité, et la courbe de résonance.Such a resonance curve CR depends on the casting conditions, that is to say on the dimensions of the ingot mold, of the distribution system and in particular on the presence of a floating frame in the liquid metal, of the casting speed. , the configuration of the applied magnetic field, the latter depending on the magnetic field generator, that is to say the inductors or permanent magnet (s) used. Resonance curves CR are shown in FIGS. 8 and 9, the curve of FIG. 8 was obtained by casting an ingot of section 625 mm × 1520 mm, according to the conditions of Example 1, the curve of FIG. was obtained by casting an ingot of section 525 mm x 1650 mm, according to the conditions of Example 3. In this figure, there are also shown abacuses representing a percentage of the intensity of a Lorentz force, called nominal , 100% corresponding to the intensity of the maximum induction current usable in the installation when the frequency is equal to 0.2 Hz. This intensity corresponds to the appearance of a resonance at the frequency of 0.2 Hz. Preferably, the the intensity and the frequency of the induction current lie in a space delimited by the force iso-value curve representing a certain percentage of the intensity of the nominal Lorentz force, for example 10% of this intensity, and the resonance curve.
De manière préférée, le procédé comporte une variation de la fréquence du courant d’induction parcourant un inducteur. Les inventeurs ont trouvé qu’il était avantageux de faire varier la fréquence car la variation de pénétration du champ qui en résulte permet de faire varier plus efficacement le gradient de force dans l’épaisseur et la profondeur du puits liquide. Par ailleurs, l’électronique de puissance fait que la variation de fréquence est plus rapide que la variation d’intensité ; ce qui donne un degré de liberté supplémentaire vers les périodes plus faibles de forçage instationnaire. Il est en effet avantageux de découpler les temps caractéristiques hydrodynamiques des temps caractéristiques de la solidification pour éviter les macroségrégations intermittentes.Preferably, the method includes a variation in the frequency of the induction current flowing through an inductor. The inventors have found it advantageous to vary the frequency because the resulting variation in field penetration allows the force gradient in the thickness and depth of the liquid well to be varied more effectively. In addition, the power electronics make the frequency variation faster than the intensity variation; which gives an additional degree of freedom towards the weaker periods of unsteady forcing. It is in fact advantageous to decouple the hydrodynamic characteristic times from the characteristic solidification times to avoid intermittent macro-segregation.
Coulée avec brassage électromagnétique stationnaire plaquantCasting with stationary electromagnetic stirring plating
Les conditions de coulées correspondantes à la coulée avec brassage électromagnétique stationnaire plaquant sont décrites dans la demande FR 1761200.The casting conditions corresponding to casting with stationary electromagnetic stirring plating are described in application FR 1761200.
Les inventeurs ont constaté qu'on peut limiter l'apparition de macro-ségrégations intermittentes 11 en ajustant le brassage électromagnétique lorsque la force de Lorentz moyenne s'appliquant sur l'alliage liquide lf s'écoulant au niveau du front 10, présente une certaine orientation, et cela dans une zone médiane du marais, s'étendant symétriquement de part et d'autre du plan médian M, entre 172 - 174 et 172 + 174. L'épaisseur de la zone médiane M correspond à la moitié de l'épaisseur du lingot. Par force de Lorentz moyenne, on entend une moyenne de la force de Lorentz durant une période P du champ magnétique. La période P du champ magnétique correspond à l'intervalle de temps séparant deux maxima ou minima successifs du champ magnétique, comme représenté sur la figure 4. La période P correspond à l'inverse de la fréquence f. Les inventeurs ont observé que dans la zone médiane, à l'interface du marais lf et de l'alliage solide ls, au niveau du front 10, l'angle β formé par la force de Lorentz moyenne F, par rapport à la verticale, doit être avantageusement inférieur à l'angle a du front, précédemment évoqué, correspondant à l'angle entre la tangente au front et la verticale, les angles a et β étant orientés dans le même sens. Autrement dit, il est avantageux que la direction de la force de Lorentz moyenne F soit plus proche de la verticale que la direction de la tangente au front.The inventors have found that the appearance of intermittent macro-segregation 11 can be limited by adjusting the electromagnetic stirring when the average Lorentz force applied to the liquid alloy lf flowing at the edge 10 has a certain orientation, and that in a median zone of the marsh, extending symmetrically on both sides of the median plane M, between 172 - 174 and 172 + 174. The thickness of the median zone M corresponds to half of the ingot thickness. By mean Lorentz force is meant an average of the Lorentz force during a period P of the magnetic field. The period P of the magnetic field corresponds to the time interval separating two successive maxima or minima of the magnetic field, as shown in FIG. 4. The period P corresponds to the inverse of the frequency f. The inventors have observed that in the middle zone, at the interface of the marsh lf and the solid alloy ls, at the level of the front 10, the angle β formed by the mean Lorentz force F, with respect to the vertical, must advantageously be less than the angle a of the front, mentioned above, corresponding to the angle between the tangent to the front and the vertical, the angles a and β being oriented in the same direction. In other words, it is advantageous that the direction of the average Lorentz force F is closer to the vertical than the direction of the tangent to the front.
Ainsi, dans la zone médiane, à l'interface entre le marais et le front, la force de Lorentz moyenne F est orientée vers l'alliage solide ls, et non vers l'alliage liquide lf. Cette condition est illustrée sur la figure 11. Sur cette figure, on a représenté une coupe d'une coulée selon un plan XZ. La position du plan médian M correspond à l'épaisseur 172.Thus, in the median zone, at the interface between the marsh and the front, the average Lorentz force F is oriented towards the solid alloy ls, and not towards the liquid alloy lf. This condition is illustrated in Figure 11. In this figure, there is shown a section of a flow along an XZ plane. The position of the median plane M corresponds to the thickness 172.
De manière préférée, l'angle d'inclinaison de la force de Lorentz moyenne est inférieur, d'au moins 4°, à l'angle d'inclinaison du front, de telle sorte que la force de Lorentz moyenne est plus inclinée, vers la verticale, que le front.Preferably, the angle of inclination of the average Lorentz force is less, by at least 4 °, than the angle of inclination of the front, so that the average Lorentz force is more inclined, towards the vertical, than the forehead.
De préférence, la fréquence est inférieure à 2 Hz ou inférieure à 1 Hz. De préférence, la vitesse de coulée est inférieure à 45 mm/minute ou à 40 mm/minute.Preferably, the frequency is less than 2 Hz or less than 1 Hz. Preferably, the casting speed is less than 45 mm / minute or 40 mm / minute.
Selon un mode de réalisation, la vitesse de coulée et la fréquence sont adaptées de telle sorte que dans la zone médiane du marais, dans une couche d'interface entre l'alliage liquide et le front, l'angle d'inclinaison de la force de Lorentz moyenne est strictement inférieur à l'angle d'inclinaison du front, la couche d'interface présentant une épaisseur, selon une direction perpendiculaire au front, est inférieure à 2cm ou à 1 cm ou à 5 mm.According to one embodiment, the casting speed and the frequency are adapted so that in the middle zone of the marsh, in an interface layer between the liquid alloy and the front, the angle of inclination of the force Lorentz average is strictly less than the angle of inclination of the front, the interface layer having a thickness, in a direction perpendicular to the front, is less than 2cm or 1 cm or 5 mm.
Le procédé de coulée avec brassage électromagnétique stationnaire plaquant peut comporter, préalablement à la coulée, une modélisation de la force de Lorentz s'appliquant en au moins un point du front, de manière à définir, compte tenu de l'épaisseur de la lingotière, une valeur de fréquence et/ou une valeur de vitesse de coulée permettant l'obtention d'une force de Lorentz moyenne, dont l'angle d'inclinaison par rapport à la verticale, est inférieur à l'angle, au dit point, formé par le front par rapport à la verticale. De préférence, cette modélisation est effectuée en différents points, le long du front, selon l'axe transversal. La modélisation peut permettre de définir une valeur de fréquence et/ou une valeur de vitesse de coulée permettant l'obtention d'une force de Lorentz moyenne dont l'angle d'inclinaison, par rapport à la verticale, est inférieur de 4° à l'angle d'inclinaison formé par le front par rapport à la verticale.The casting process with stationary electromagnetic stirring plating may include, prior to casting, a modeling of the Lorentz force applying at at least one point on the front, so as to define, taking into account the thickness of the mold, a frequency value and / or a casting speed value allowing an average Lorentz force to be obtained, the angle of inclination of which relative to the vertical, is less than the angle, at said point, formed by the front relative to the vertical. Preferably, this modeling is carried out at different points, along the front, along the transverse axis. The modeling can make it possible to define a value of frequency and / or a value of speed of casting making it possible to obtain an average Lorentz force whose angle of inclination, relative to the vertical, is less than 4 ° to the angle of inclination formed by the front relative to the vertical.
L'effet de plaquage de l'alliage liquide lf contre le front 10 est obtenu à l'interface entre l'alliage liquide et le front 10. De préférence, cet effet est obtenu dans une couche, dite couche d'interface, adjacente au front, dont l'épaisseur est inférieure à 2 cm, ou à 1 cm ou à 5 mm. L'épaisseur est définie selon une direction perpendiculaire au front. C'est en effet dans une telle couche que l'alliage liquide, au contact de l'isotherme froide formée par le front, devient localement plus dense. Il se forme alors une couche limite convective le long du front, dans laquelle l'écoulement de l'alliage liquide est accéléré, et peut se détacher du front, conduisant à l'apparition de tourbillons. C'est principalement dans cette couche qu'il est nécessaire d'appliquer une force de Lorentz plaquant l'alliage liquide contre le front, afin de maintenir l'alliage liquide contre le front, de façon à limiter la formation de macro-ségrégations intermittentes.The plating effect of the liquid alloy lf against the front 10 is obtained at the interface between the liquid alloy and the front 10. Preferably, this effect is obtained in a layer, called the interface layer, adjacent to the forehead, the thickness of which is less than 2 cm, or 1 cm or 5 mm. The thickness is defined in a direction perpendicular to the front. It is indeed in such a layer that the liquid alloy, in contact with the cold isotherm formed by the forehead, becomes locally denser. A convective boundary layer is then formed along the front, in which the flow of the liquid alloy is accelerated, and can detach from the front, leading to the appearance of vortices. It is mainly in this layer that it is necessary to apply a Lorentz force pressing the liquid alloy against the forehead, in order to maintain the liquid alloy against the forehead, so as to limit the formation of intermittent macro-segregations .
Dans ces conditions particulières, la force de Lorentz F tend à plaquer l'alliage liquide lf du marais contre le front 10, ce qui limite la formation de macro-ségrégations intermittentes. La force de Lorentz est dite plaquante. Elle permet la formation d'un flux laminaire convectif le long de tout ou partie du front 10, limitant l'apparition de macro-ségrégations intermittentes. Comme décrit par la suite, le phénomène de plaquage de l'alliage liquide par la force de Lorentz contre le front 10 est d'autant plus marqué que la vitesse de coulée V et la fréquence f sont faibles.Under these particular conditions, the Lorentz force F tends to press the liquid alloy lf of the marsh against the front 10, which limits the formation of intermittent macro-segregations. The Lorentz force is said to be tackling. It allows the formation of a convective laminar flow along all or part of the front 10, limiting the appearance of intermittent macro-segregations. As described below, the phenomenon of plating of the liquid alloy by the Lorentz force against the front 10 is all the more marked when the casting speed V and the frequency f are low.
L'homme du métier sait modéliser l'orientation d'une force de Lorentz moyenne F, s'exerçant au cours d'une période, dans le marais. Des codes de calculs, par exemple le module AC/DC du code COMSOL, permettent une telle modélisation, en se basant notamment sur les caractéristiques des inducteurs (dimensions, nombre d'ampères-tours, pas polaire, positionnement par rapport à la lingotière), la géométrie de la lingotière et des paramètres opérationnels comme la vitesse de coulée ou la fréquence du champ magnétique. Les simulations permettent de modéliser le brassage électromagnétique de l'alliage liquide et d'estimer une évolution temporelle de la force de Lorentz F, en tout point du marais, durant une période. Par évolution, on entend aussi bien l'évolution de l'intensité que l'évolution de la direction. Il est alors possible de déterminer l'orientation et l'intensité de la force de Lorentz moyenne s'appliquant en un point du marais, durant une période P du champ magnétique.A person skilled in the art knows how to model the orientation of an average Lorentz force F, exerted over a period, in the marsh. Calculation codes, for example the AC / DC module of the COMSOL code, allow such modeling, based in particular on the characteristics of the inductors (dimensions, number of ampere-turns, pole pitch, positioning relative to the ingot mold) , the geometry of the ingot mold and operational parameters such as the casting speed or the frequency of the magnetic field. The simulations make it possible to model the electromagnetic stirring of the liquid alloy and to estimate a temporal evolution of the force of Lorentz F, at any point of the marsh, during a period. By evolution, we mean both the evolution of the intensity and the evolution of the direction. It is then possible to determine the orientation and intensity of the average Lorentz force applying at a point in the swamp, during a period P of the magnetic field.
Les figures 12A, 12B, 12C et 12D montrent l'orientation de la force moyenne de Lorentz, obtenue par simulation, en différents points d'un front 10. Sur ces figures, on a représenté une partie d'un front 10, selon un plan XZ, s'étendant entre le plan médian M (abscisse x = 0) et une paroi de la lingotière (abscisse x = 0,26). L'axe des abscisses représente une position selon l'axe transversal X et l'axe des ordonnées représente une position selon l'axe vertical Z. Les fréquences considérées sont respectivement égales à 5Hz (figure 12A), 1 Hz, 0.5 Hz et 0.2 Hz (figure 12D), la vitesse de coulée étant de 55 mm/min. On observe qu'en considérant une même position sur le front 10, plus la fréquence f est faible, plus l'angle β de la force de Lorentz moyenne temporelle F est faible. Ainsi, en une même position sur le front, la force de Lorentz moyenne temporelle F tend à s'incliner verticalement au fur et à mesure que la fréquence diminue.FIGS. 12A, 12B, 12C and 12D show the orientation of the average Lorentz force, obtained by simulation, at different points on a front 10. In these figures, part of a front 10 is shown, according to a plane XZ, extending between the median plane M (abscissa x = 0) and a wall of the ingot mold (abscissa x = 0.26). The abscissa axis represents a position along the transverse axis X and the ordinate axis represents a position along the vertical axis Z. The frequencies considered are respectively 5Hz (Figure 12A), 1 Hz, 0.5 Hz and 0.2 Hz (Figure 12D), the casting speed being 55 mm / min. It is observed that by considering the same position on the front 10, the lower the frequency f, the smaller the angle β of the Lorentz time mean force F. Thus, in the same position on the forehead, the time average Lorentz force F tends to tilt vertically as the frequency decreases.
Par ailleurs, comme précédemment décrit la force de Lorentz est plaquante lorsque l'angle β de la force de Lorentz moyenne F est inférieur à l'angle a du front. On a représenté, sur chaque figure, une plage d'épaisseur Δχ, s'étendant à partir du plan médian M, dans laquelle l'effet de force plaquante est obtenu. Cette plage de largeur est matérialisée par une double flèche. On observe que plus la fréquence diminue, plus la plage d'épaisseur Δχ s'étend, à partir du plan médian M (x = 0), correspondant à l'épaisseur 172, vers la paroi de la lingotière. L'effet technique de minimisation des macro-ségrégations intermittentes apparaît dans cette plage d'épaisseur Δχ, et il est préférable qu'elle soit la plus large possible, en englobant de préférence la plage d'épaisseur 172,3 - 173,3, cette dernière étant généralement propice à la formation de macroségrégations intermittentes. Sur ces figures, la plage d'épaisseur 172,3 - 173,3 correspond à l'intervalle entre x = 0,03 m et 0,1 m. La coordonnée 174 correspond àx = 0,13 m.Furthermore, as previously described, the Lorentz force is tackling when the angle β of the average Lorentz force F is less than the angle a of the front. There is shown, in each figure, a range of thickness Δχ, extending from the median plane M, in which the plating force effect is obtained. This width range is indicated by a double arrow. It is observed that the more the frequency decreases, the more the thickness range Δχ extends, from the median plane M (x = 0), corresponding to the thickness 172, towards the wall of the mold. The technical effect of minimizing intermittent macro-segregation appears in this thickness range Δχ, and it is preferable that it be as wide as possible, preferably including the thickness range 172.3 - 173.3, the latter being generally conducive to the formation of intermittent macrosegregations. In these figures, the thickness range 172.3 - 173.3 corresponds to the interval between x = 0.03 m and 0.1 m. The coordinate 174 corresponds to x = 0.13 m.
Les figures 12E, 12F, 12G et 12H montrent respectivement l'orientation moyenne de la force de Lorentz, obtenue par simulation, en différents points d'un front 10, les fréquences étant respectivement égales à 5Hz, 1 Hz, 0.5 Hz et 0.2 Hz.Figures 12E, 12F, 12G and 12H respectively show the average orientation of the Lorentz force, obtained by simulation, at different points of a front 10, the frequencies being respectively equal to 5Hz, 1 Hz, 0.5 Hz and 0.2 Hz .
Sur les figures 12A à 12H, on a représenté des forces dites normalisées, chaque force étant normalisée par son intensité, de façon à mieux faire apparaître l'évolution de l'orientation de la force moyenne temporelle de Lorentz sur le front 10, en fonction de la position le long du front. La comparaison des figures 12A à 12H montre que plus la fréquence est faible, plus la plage d'épaisseur Δχ selon laquelle la force de Lorentz devient plaquante est importante. La plage d'épaisseur Δχ s'étend à partir du plan médian M vers la paroi de la lingotière, selon l'axe transversal X. Elle s'élargit au fur et à mesure que la fréquence diminue. Par ailleurs, à une même fréquence, plus la vitesse de coulée est faible, plus la plage d'épaisseur selon laquelle la force de Lorentz est plaquante est importante. On a donc intérêt à privilégier à la fois une fréquence f faible, de préférence inférieure à 2 Hz, voire à 1 Hz, et une vitesse de coulée faible, de préférence inférieure à 45 mm/min, voire à 40 mm/min.In FIGS. 12A to 12H, so-called normalized forces have been shown, each force being normalized by its intensity, so as to better show the evolution of the orientation of the Lorentz temporal mean force on the front 10, as a function from the position along the forehead. The comparison of FIGS. 12A to 12H shows that the lower the frequency, the greater the thickness range Δχ according to which the Lorentz force becomes tacky. The thickness range Δχ extends from the median plane M towards the wall of the mold, along the transverse axis X. It widens as the frequency decreases. Furthermore, at the same frequency, the lower the casting speed, the greater the thickness range according to which the Lorentz force is tacky. It is therefore advantageous to favor both a low frequency f, preferably less than 2 Hz, or even 1 Hz, and a low casting speed, preferably less than 45 mm / min, or even 40 mm / min.
Sur la base de simulations telles qu'illustrées sur les figures 12A à 12H, les inventeurs ont déterminé une évolution, selon l'axe transversal X, d'un angle Θ, dit angle différentiel, représentant une différence entre, en un même point, l'angle du front a et l'angle de la force de Lorentz β, soit θ = α - β. On rappelle que les angles a et β sont orientés dans le même sens. Lorsque θ > 0, α > β : la force de Lorentz est davantage inclinée que la tangente au front. Elle est donc plaquante.On the basis of simulations such as illustrated in FIGS. 12A to 12H, the inventors have determined an evolution, along the transverse axis X, of an angle dit, called differential angle, representing a difference between, at the same point, the angle of the front a and the angle of the Lorentz force β, that is θ = α - β. Recall that the angles a and β are oriented in the same direction. When θ> 0, α> β: the Lorentz force is more inclined than the tangent to the front. It is therefore tackling.
Les figures 13A et 13B montrent l'évolution de l'angle différentiel Θ en fonction d'une position x sur le front 10, le long de l'axe transversal X. L'axe des abscisses représente la position x, exprimée en mètre, sur le front le long de l'axe transversal. De même que sur les figures 3A à 3H, la coordonnée x=0 correspond à la position 172, la coordonnée x = 0.26 correspondant à la paroi 2p de la lingotière. Les figures 13A et 13B ont été obtenues en considérant respectivement une vitesse de coulée de 55 mm/min et de 35 mm/min. Sur chaque figure, les simulations de l'orientation de la force de Lorentz moyenne F ont été réalisées en considérant successivement plusieurs fréquences f, comprises entre 5 Hz et 0,2 Hz. Sur chaque figure, on a représenté, en traits horizontaux mixtes, des droites correspondant aux valeurs θ = 0° et Θ = 4° lorsque la fréquence est égale à 1 Hz. La force de Lorentz est plaquante lorsque θ > 0, mais les inventeurs considèrent qu'il est avantageux que Θ > 4°. On peut ainsi définir, sur chaque configuration, une plage d'épaisseur, dans laquelle la force de Lorentz est plaquante, à partir du plan médian M (épaisseur 172).FIGS. 13A and 13B show the evolution of the differential angle Θ as a function of a position x on the front 10, along the transverse axis X. The abscissa axis represents the position x, expressed in meters, on the forehead along the transverse axis. As in FIGS. 3A to 3H, the coordinate x = 0 corresponds to position 172, the coordinate x = 0.26 corresponding to the wall 2p of the ingot mold. Figures 13A and 13B were obtained by considering respectively a casting speed of 55 mm / min and 35 mm / min. In each figure, the simulations of the orientation of the average Lorentz force F were carried out by successively considering several frequencies f, between 5 Hz and 0.2 Hz. In each figure, we have shown, in mixed horizontal lines, lines corresponding to the values θ = 0 ° and Θ = 4 ° when the frequency is equal to 1 Hz. The Lorentz force is tackling when θ> 0, but the inventors consider that it is advantageous that Θ> 4 °. We can thus define, on each configuration, a thickness range, in which the Lorentz force is plating, from the median plane M (thickness 172).
On a représenté, sur les figures 13A et 13B, les plages d'épaisseur Δχ (Θ = 0°) et Δχ (Θ = 4°) pour f = 1 Hz. De façon similaire aux figures 12A à 12H, on observe que les plages d'épaisseurs sont d'autant plus importantes que la fréquence est faible et que la vitesse de coulée est faible. Les résultats optimaux sont obtenus pour / < 2 Hz, voire f < 1 Hz, et lorsque la vitesse de coulée est de 35 mm. Plus la fréquence est faible, plus l'intensité de la force de Lorentz s'appliquant sur l'alliage liquide limitrophe du front, dans la plage d'épaisseur 172 - T/4, est importante. Cela renforce l'intensité de la force de Lorentz et augmente l'effet technique recherché. Autrement dit, pour obtenir une réduction significative des macro-ségrégations intermittentes, une orientation de la force de Lorentz telle que précédemment décrite est nécessaire. Toutefois, son intensité doit être suffisante pour obtenir un plaquage de l'alliage liquide lf contre le front 10. C'est pourquoi il est préférable de moduler le champ magnétique selon une fréquence / relativement faible.FIGS. 13A and 13B show the thickness ranges Δχ (Θ = 0 °) and Δχ (Θ = 4 °) for f = 1 Hz. Similarly to FIGS. 12A at 12H, it is observed that the thickness ranges are all the more important the lower the frequency and the lower the casting speed. Optimal results are obtained for / <2 Hz, even f <1 Hz, and when the casting speed is 35 mm. The lower the frequency, the greater the intensity of the Lorentz force applied to the liquid alloy bordering the front, in the thickness range 172 - T / 4. This strengthens the intensity of the Lorentz force and increases the desired technical effect. In other words, to obtain a significant reduction in intermittent macro-segregation, an orientation of the Lorentz force as described above is necessary. However, its intensity must be sufficient to obtain a plating of the liquid alloy lf against the front 10. This is why it is preferable to modulate the magnetic field at a frequency / relatively low.
A l'aide de simulations prenant en compte différentes épaisseurs de coulée, les inventeurs ont établi un abaque, représenté sur la figure 14, permettant de définir une plage de fonctionnement pour laquelle la force de Lorentz est considérée comme suffisamment plaquante, c'est-à-dire lorsque l'angle différentiel Θ est supérieur ou égal à 4°. L'axe des abscisses et des ordonnées de l'abaque correspond respectivement à la vitesse de coulée V et à l'épaisseur T du lingot. L'épaisseur étant déterminée, l'abaque permet de définir la vitesse de coulée et la fréquence maximale permettant de se placer dans les conditions de mise en œuvre de l'invention.Using simulations taking into account different casting thicknesses, the inventors established an abacus, shown in FIG. 14, making it possible to define an operating range for which the Lorentz force is considered to be sufficiently plating, that is to say ie when the differential angle Θ is greater than or equal to 4 °. The abscissa and ordinate axis of the abacus correspond respectively to the casting speed V and to the thickness T of the ingot. The thickness being determined, the abacus makes it possible to define the casting speed and the maximum frequency making it possible to place oneself in the conditions of implementation of the invention.
Cet abaque dépend du nombre et des caractéristiques des inducteurs, de leur positionnement par rapport à la lingotière, des dimensions de cette dernière et des paramètres opérationnels de l'installation, en particulier relatifs au du champ magnétique appliqué. L'homme du métier, connaissant les caractéristiques de l'installation, peut procéder à des simulations visant à obtenir l'orientation de la force de Lorentz moyenne F en différents points le long du front 10, selon l'axe transversal X. Il peut alors déterminer une plage de fréquence et une plage de vitesse de coulée pour lesquelles on obtient Θ > 0°, ou avantageusement Θ > 4°, de façon à mettre en œuvre l'invention et obtenir l'effet technique désiré, c'est-à-dire une limitation de la macro-ségrégation intermittente entre T/2 et T/4, et plus particulièrement entre T/2,3 et T/3,3.This chart depends on the number and characteristics of the inductors, their positioning relative to the mold, the dimensions of the latter and the operational parameters of the installation, in particular relating to the magnetic field applied. Those skilled in the art, knowing the characteristics of the installation, can carry out simulations aimed at obtaining the orientation of the average Lorentz force F at different points along the front 10, along the transverse axis X. He can then determine a frequency range and a casting speed range for which we obtain Θ> 0 °, or advantageously Θ> 4 °, so as to implement the invention and obtain the desired technical effect, that is ie a limitation of the intermittent macro-segregation between T / 2 and T / 4, and more particularly between T / 2,3 and T / 3,3.
Les inventeurs ont constaté qu’en utilisant un lingot d’épaisseur au moins supérieure à 400 mm, de préférence supérieure à 450 mm, de manière encore plus préférée supérieure à 500 mm, de manière encore plus préférée supérieure à 600 mm, lingot obtenu en utilisant le mode de coulée par brassage électromagnétique non stationnaire ou le mode de coulée par brassage électromagnétique stationnaire plaquant tel que décrit, il était possible d’obtenir un produit plat d’épaisseur au moins supérieure à 12.5 mm, après un procédé de transformation comprenant une mise en solution à une température supérieure à 450°C, une trempe et un revenu ou une maturation. Ledit produit plat ainsi obtenu présente un compromis de propriétés avantageux quelle que soit la position dans l’épaisseur.The inventors have found that by using an ingot of thickness at least greater than 400 mm, preferably greater than 450 mm, even more preferably greater than 500 mm, even more preferably greater than 600 mm, ingot obtained in using the non-stationary electromagnetic stirring casting mode or the stationary electromagnetic stirring casting mode as described, it was possible to obtain a flat product with a thickness at least greater than 12.5 mm, after a transformation process comprising a dissolving at a temperature above 450 ° C, quenching and tempering or maturing. Said flat product thus obtained exhibits a compromise of advantageous properties whatever the position in the thickness.
Optionnellement une opération de scalpage peut être effectuée pendant le procédé de transformation afin d’éliminer des défauts de surface rédhibitoire notamment si une opération de laminage est effectué subséquemment.Optionally, a scalping operation can be carried out during the transformation process in order to eliminate unacceptable surface defects, especially if a rolling operation is carried out subsequently.
La mise en solution est réalisée à une température supérieure à 450°C. De manière préférée, la température de mise en solution est inférieure à Tsoiidus, température de solidus de l’alliage d’aluminium afin d’éviter l’apparition de liquide. De manière préférée, la température de mise en solution est supérieure à TsoiVus - 10°C où TsoiVus est la température au-dessus de laquelle les phases potentiellement solubles (en général constituées uniquement d’éléments dont la teneur est au moins de 0.5%) sont dissoutes. De manière préférée, la température de mise en solution est comprise entre Tsoivus - 10°C et Tsoiidus.Dissolution is carried out at a temperature above 450 ° C. Preferably, the dissolution temperature is lower than T so iidus, the solidus temperature of the aluminum alloy in order to avoid the appearance of liquid. Preferably, the solution temperature is higher than T so i V us - 10 ° C where T so i V us is the temperature above which the potentially soluble phases (in general consist only of elements whose content is at least 0.5%) are dissolved. Preferably, the solution temperature is between T so ivus - 10 ° C and T so iidus.
Le produit mis en solution est trempé. La trempe peut être faite à l’air ou à l’eau de manière horizontale par aspersion ou immersion. La trempe se caractérise par une vitesse de refroidissement exprimée en °C/s. Selon la composition du produit, il existe une vitesse critique de trempe en dessous de laquelle les propriétés finales du produit sont dégradées à cause d’une précipitation grossière pendant la trempe tendant à appauvrir la solution solide de l’alliage. De préférence la vitesse de trempe est supérieure à la vitesse critique de trempe du produit. Il est cependant possible que la vitesse de trempe puisse être inférieure à 0.1°C/s, de préférence inférieure à 0.05 °C/s. Ce type de vitesse de trempe est particulièrement adaptée pour des alliages 7XXX de type AA7021 ou AA7035.The product in solution is soaked. The quenching can be done in air or water horizontally by sprinkling or immersion. Quenching is characterized by a cooling rate expressed in ° C / s. Depending on the composition of the product, there is a critical quenching rate below which the final properties of the product are degraded due to rough precipitation during quenching which tends to deplete the solid solution of the alloy. Preferably the quenching speed is greater than the critical quenching speed of the product. It is however possible that the quenching speed may be less than 0.1 ° C / s, preferably less than 0.05 ° C / s. This type of quenching speed is particularly suitable for 7XXX alloys of type AA7021 or AA7035.
Le revenu correspond à un traitement thermique réalisé en un ou plusieurs paliers permettant d’obtenir les caractéristiques mécaniques correspondant à un revenu au pic du type T6 ou T8 ou un état sur-revenu de type T7. Le traitement thermique est de préférence réalisé à une température comprise typiquement entre 100°C et 200°C pendant une durée de lh à 70h.The income corresponds to a heat treatment carried out in one or more stages making it possible to obtain the mechanical characteristics corresponding to a peak income of the T6 or T8 type or an over-income state of the T7 type. The heat treatment is preferably carried out at a temperature typically between 100 ° C and 200 ° C for a period of lh to 70h.
La maturation est obtenue à température ambiante sur produit trempé. Par maturation, on entend un état métallurgique T4 ou T3.Maturation is obtained at room temperature on a quenched product. By maturation is meant a metallurgical state T4 or T3.
Produit plat faiblement corroyéSlightly wrought flat product
Les inventeurs ont constaté que dans le cas où le procédé de transformation ne comporte pas de déformation plastique supérieure à 5% d’une quelconque de ses dimensions, il était possible d’obtenir une meilleure homogénéité de propriétés dans l’épaisseur, en particulier l’allongement et l’abattement de résistance par effet d’entaille.The inventors have found that in the case where the transformation process does not include a plastic deformation greater than 5% of any of its dimensions, it was possible to obtain a better homogeneity of properties in the thickness, in particular the elongation and reduction of resistance by notch effect.
Typiquement, le procédé de transformation ne comporte pas d’étape de laminage à chaud, ni de forgeage. Il peut toutefois comporter une étape de détensionnement par compression mais où la déformation plastique induite n’est pas supérieure à 5%.Typically, the transformation process does not include a hot rolling step, nor a forging step. However, it may include a step of stress relieving by compression but where the induced plastic deformation is not more than 5%.
Les inventeurs ont constaté que l’amélioration de propriétés dans l’épaisseur est d’autant plus marquée que l’épaisseur du produit plat est supérieure à 500 mm, en encore plus préférablement supérieur à 600 mm. Ce résultat est attribué au fait que les macroségrégations intermittentes sont plus marquées quand l’épaisseur du produit coulé augmente. Dans le cas particulier où il y a une faible déformation plastique, les macroségrégations intermittentes obtenues après coulée sont sensiblement identiques à celles mesurées sur le produit plat.The inventors have found that the improvement in properties in the thickness is all the more marked when the thickness of the flat product is greater than 500 mm, even more preferably greater than 600 mm. This result is attributed to the fact that the intermittent macro-aggregations are more marked when the thickness of the cast product increases. In the particular case where there is a small plastic deformation, the intermittent macro-aggregations obtained after casting are substantially identical to those measured on the flat product.
La microstructure granulaire du produit plat ne subissant pas de déformation plastique supérieure à 5% est sensiblement équiaxe.The granular microstructure of the flat product not undergoing plastic deformation greater than 5% is substantially equiaxed.
Si on nomme Gt, Gl, Gs, la taille de grain respectivement dans le sens travers long, le sens long et sens travers court du produit plat à mi épaisseur, le rapportIf we name Gt, Gl, Gs, the grain size respectively in the long transverse direction, the long direction and the short transverse direction of the flat product at mid thickness, the ratio
préférentiellement compris entre 0.5 et 1.3 et de manière encore plus préférée entre 0.8 et 1.2. La taille de grain Gt, Gl, Gs est déterminée selon la méthode des interceptes de la norme (ASTM El 12-12 §16.3). La taille de grain Gl peut être déterminée dans le plan longitudinal L/TC et correspond à la notation f t (o°) de l’ASTM El 12-12 à la Figure 7. La taille de grain Gt peut être déterminée dans le plan longitudinal TL/TC et correspond à la notation t t(0°) de ASTM El 12-12 à la Figure 7. La taille de grain Gs peut être déterminée dans le plan longitudinal L/TC et correspond à la notation f n (90°) de l’ASTM El 12-12 à la Figure 7.preferably between 0.5 and 1.3 and even more preferably between 0.8 and 1.2. The grain size Gt, Gl, Gs is determined according to the intercept method of the standard (ASTM El 12-12 §16.3). The grain size Gl can be determined in the longitudinal plane L / TC and corresponds to the notation ft (o °) of ASTM El 12-12 in Figure 7. The grain size Gt can be determined in the longitudinal plane TL / TC and corresponds to the notation tt (0 °) of ASTM El 12-12 in Figure 7. The grain size Gs can be determined in the longitudinal plane L / TC and corresponds to the notation fn (90 °) of ASTM El 12-12 in Figure 7.
Pour déterminer la taille de grain, il est possible de réaliser des mesures en métallographie optique à mi épaisseur après attaque Barker.To determine the grain size, it is possible to make measurements in optical metallography at mid thickness after Barker attack.
IL est avantageux selon l’invention d’utiliser pour ce type de produit plat une vitesse de trempe inférieure à 0.1°C/s. Cette gamme de vitesse de trempe est particulièrement adaptées aux alliages d’aluminium du type AA7021 ou AA7035 selon les normes de l’aluminium Association.It is advantageous according to the invention to use for this type of flat product a quenching speed of less than 0.1 ° C / s. This range of quenching speed is particularly suitable for aluminum alloys of type AA7021 or AA7035 according to the standards of the Aluminum Association.
Les inventeurs ont constaté qu’un produit plat en alliage d’aluminium trempé à une vitesse inférieure à 0.1°C/s, typiquement un alliage du type AA7035 ou AA7021 obtenu selon le procédé de coulée et le procédé de transformation de l’invention présente une différence d’allongement entre la surface et la mi épaisseur inférieure à 3%, de préférence inférieure à 2.5 %, encore plus préférentiellement inférieure à 2%.The inventors have found that a flat aluminum alloy product quenched at a speed of less than 0.1 ° C / s, typically an alloy of the AA7035 or AA7021 type obtained according to the casting process and the transformation process of the present invention. a difference in elongation between the surface and the mid thickness of less than 3%, preferably less than 2.5%, even more preferably less than 2%.
La mesure d’allongement est réalisée dans le sens TL. Le prélèvement en surface est réalisé dans un plan situé entre 4 et 80 mm par rapport à la surface du produit plat, typiquement entre T/200 et T/10, de préférence entre T/150 et T/80.The elongation measurement is carried out in the TL direction. The surface sampling is carried out in a plane located between 4 and 80 mm relative to the surface of the flat product, typically between T / 200 and T / 10, preferably between T / 150 and T / 80.
Si on normalise cette différence par rapport à la valeur d’allongement à mi épaisseur, on obtient un écart dit d’allongement. Les inventeurs ont constaté que l’écart d’allongement dans ce produit plat est inférieur à 80%, de préférence inférieur à 70%.If we normalize this difference compared to the mid-thickness elongation value, we obtain a so-called elongation difference. The inventors have found that the elongation difference in this flat product is less than 80%, preferably less than 70%.
L’allongement est mesuré selon la norme NF EN ISO 6892-1 (2016) dans le sens TL du produit plat.The elongation is measured according to standard NF EN ISO 6892-1 (2016) in the TL direction of the flat product.
Un produit plat en alliage d’aluminium trempé à une vitesse inférieure à 0.1°C/s, typiquement un alliage du type AA7035 ou AA7021 obtenu selon le procédé de coulée et le procédé de transformation de l’invention présente entre la mi épaisseur et quart épaisseur un écart inférieur à 50%, de préférence inférieur à 25% sur l’abattement de résistance par effet d’entaille.A flat product of aluminum alloy quenched at a speed of less than 0.1 ° C / s, typically an alloy of the AA7035 or AA7021 type obtained according to the casting process and the transformation process of the invention present between the mid thickness and quarter thickness a difference of less than 50%, preferably less than 25% on the reduction in resistance by the notch effect.
U’abattement de résistance par effet d’entaille est évaluée à l’aide de l’essai normalisé E 60203 de l’Aluminium Association. Il consiste à mesurer la contrainte maximale du produit selon une direction définie obtenue sur une éprouvette cylindrique entaillée. U’abattement de résistance par effet d’entaille est défini par le rapport entre la contrainte maximale mesurée et la valeur de R0.2 mesurée dans le même sens sur une éprouvette non entaillée selon la norme E8 et B557. Ce rapport est aussi appelé « Notch Strength Ratio » ou « NSR ».The notch strength reduction is assessed using the Aluminum Association's standardized test E 60203. It consists in measuring the maximum stress of the product in a defined direction obtained on a notched cylindrical test piece. The reduction in resistance by notch effect is defined by the ratio between the maximum stress measured and the value of R0.2 measured in the same direction on a test piece not cut according to standard E8 and B557. This report is also called the “Notch Strength Ratio” or “NSR”.
Par ailleurs, les inventeurs ont constaté que le produit plat ainsi obtenu présentait une excellente aptitude à l’anodisation en ce sens que du fait des macroségrégations intermittentes peu marquées ou absentes, le produit anodisé présentait un aspect visuel homogène : la couche anodique ne présente pas de différences de couleurs ou de reflets associées à des différences de composition. De manière préférée, le produit plat est usiné puis anodisé pour être utilisé en tant que pièces de moules à injection ou d’éléments de chambre à vide.Furthermore, the inventors have found that the flat product thus obtained exhibited an excellent aptitude for anodization in the sense that, because of intermittent macrosegregations which are not very marked or absent, the anodized product presented a homogeneous visual appearance: the anodic layer does not exhibit differences in colors or reflections associated with differences in composition. Preferably, the flat product is machined and then anodized to be used as parts of injection molds or vacuum chamber elements.
Produit plat corroyéWrought flat product
Ues inventeurs ont constaté qu’un produit plat en alliage d’aluminium issu d’un lingot obtenu par une coulée avec brassage électromagnétique non stationnaire ou par une coulée avec brassage stationnaire plaquant, telles que décrites précédemment, présentait des propriétés améliorées dans l’épaisseur s’il était corroyé avec un taux de réduction supérieur à 2, préférentiellement compris entre 3 et 10, encore plus préférentiellement entre 5 et 7. Cette étape de corroyage est préférentiellement obtenue par laminage à chaud.The inventors have found that a flat aluminum alloy product obtained from an ingot obtained by casting with non-stationary electromagnetic stirring or by casting with stationary stirring stirring, as described above, exhibited improved properties in thickness. if it was wrought with a reduction rate greater than 2, preferably between 3 and 10, even more preferably between 5 and 7. This wrought step is preferably obtained by hot rolling.
De préférence un scalpage du lingot est effectué. Le scalpage consiste à usiner la surface du lingot coulé et enlever une certaine épaisseur de matière, typiquement entre 20 mm et 100 mm, de préférence une épaisseur inférieure à 50 mm.Preferably a scalping of the ingot is carried out. Scalping consists in machining the surface of the cast ingot and removing a certain thickness of material, typically between 20 mm and 100 mm, preferably a thickness less than 50 mm.
Le taux de réduction R est défini par le rapport entre l’épaisseur du lingot obtenue par le procédé de coulée et l’épaisseur du produit plat final obtenu après corroyage ou si une opération de scalpage est effectuée avant corroyage, le rapport entre l’épaisseur obtenue après scalpage et l’épaisseur du produit plat final obtenu après corroyage.The reduction rate R is defined by the ratio between the thickness of the ingot obtained by the casting process and the thickness of the final flat product obtained after working or if a scalping operation is carried out before working, the ratio between the thickness obtained after scalping and the thickness of the final flat product obtained after working.
De préférence, l’épaisseur du produit plat en alliage d’aluminium est comprise entre 40 et 200 mm, préférentiellement entre 70 et 120 mm.Preferably, the thickness of the flat aluminum alloy product is between 40 and 200 mm, preferably between 70 and 120 mm.
Il est intéressant de caractériser un critère d’intensité spectrale (ζ). Celui ci est inférieur à 0.01, de préférence inférieur à 0.007 et de manière préférée inférieur à 0.005, ledit critère d’intensité spectrale étant calculé en :It is interesting to characterize a spectral intensity criterion (ζ). This is less than 0.01, preferably less than 0.007 and preferably less than 0.005, said spectral intensity criterion being calculated by:
Déterminant une amplitude maximale d’une transformée de Fourier d’un profil représentatif d’une macroségrégation intermittente d’un élément dont la teneur en poids est supérieure à 0.5% ou la somme de plusieurs éléments de l’alliage dont la teneur individuelle est supérieure à 0.5%, le profil étant établi selon ladite direction TC, ladite amplitude maximale étant déterminée dans une plage de périodes spatiales comprise entre 8/R et 25/R mm, normalisant ladite amplitude maximale par une concentration nominale C0 dudit élément ou par la somme des concentrations nominales des différents éléments considérés.Determining a maximum amplitude of a Fourier transform of a profile representative of an intermittent macro-segregation of an element whose content by weight is greater than 0.5% or the sum of several elements of the alloy whose individual content is greater at 0.5%, the profile being established in said direction TC, said maximum amplitude being determined in a range of spatial periods between 8 / R and 25 / R mm, normalizing said maximum amplitude by a nominal concentration C0 of said element or by the sum nominal concentrations of the various elements considered.
De manière préférée, le produit plat présente une microstructure essentiellement non entre 3 et 10, encore plus préférentiellement entre 4 et 7 où Gt, Gl, Gs, correspondent respectivement à la taille de grains non recristallisés dans le sens travers long, le sens long et le sens travers court du produit plat.Preferably, the flat product has a microstructure essentially not between 3 and 10, even more preferably between 4 and 7 where Gt, Gl, Gs, correspond respectively to the size of grains not recrystallized in the long transverse direction, the long direction and the short cross direction of the flat product.
La mesure de taille de grain est faite selon la méthode des interceptes de la norme (ASTM E112-12 §16.3)The grain size measurement is made according to the intercept method of the standard (ASTM E112-12 §16.3)
Il est possible de distinguer les grains non recristallisées par une attaque métallographie, par exemple par attaque chromique.It is possible to distinguish grains which are not recrystallized by metallographic attack, for example by chromic attack.
Il est avantageux que le produit plat en alliage d’aluminium corresponde à un alliage de type aéronautique de la série 7XXX ou 2XXX ou 6XXX.It is advantageous that the flat aluminum alloy product corresponds to an aeronautical type alloy of the series 7XXX or 2XXX or 6XXX.
Les alliages de type aéronautique peuvent être au sein de la famille 7xxx, les nuances 7010, 7040, 7050, 7150, 7250, 7055, 7056, 7068, 7049, 7140, 7149, 7249, 7349, 7449, 7050, 7055, 7056, 7060, 7160, 7075, 7175 et 7475 tels que définis par l’Aluminum Association.The aeronautical type alloys can be within the 7xxx family, the grades 7010, 7040, 7050, 7150, 7250, 7055, 7056, 7068, 7049, 7140, 7149, 7249, 7349, 7449, 7050, 7055, 7056, 7060, 7160, 7075, 7175 and 7475 as defined by the Aluminum Association.
Pour les alliages de type aéronautique au sein de la famille 2XXX, il est avantageux de distinguer les alliages contenant du lithium et/ou de l’argent, des alliages n’en contenant pas audelà du niveau d’impureté, typiquement 0,05% en poids. Les nuances d’alliages de type aéronautique de la famille 2XXX ne contenant pas de lithium et/ou d’argent qui conviennent sont notamment le 2014, 2022, 2023, 2024, 2026, 2027, 2056, 2224, 2324 et 2524 tels que définis par l’Aluminum Association. Les alliages de type aéronautique de la famille 2XXX contenant du lithium et/ou de l’argent qui conviennent peuvent être le 2050, 2055, 2060, 2065, 2070, 2076, 2090, 2091, 2094, 2095, 2196, 2296, 2097, 2197, 2297, 2397, 2098, 2198, 2099, 2199, 2029, 2039, 2139,, 2297 et 2397, tels que définis par l’Aluminum Association.For aeronautical type alloys within the 2XXX family, it is advantageous to distinguish alloys containing lithium and / or silver, alloys not containing any beyond the level of impurity, typically 0.05% in weight. The grades of aeronautical type alloys of the 2XXX family which do not contain lithium and / or silver which are suitable are in particular 2014, 2022, 2023, 2024, 2026, 2027, 2056, 2224, 2324 and 2524 as defined by the Aluminum Association. The aeronautical type alloys of the 2XXX family containing lithium and / or silver which may be suitable may be 2050, 2055, 2060, 2065, 2070, 2076, 2090, 2091, 2094, 2095, 2196, 2296, 2097, 2197, 2297, 2397, 2098, 2198, 2099, 2199, 2029, 2039, 2139 ,, 2297 and 2397, as defined by the Aluminum Association.
Les alliages d’aluminium de type aéronautique de la famille 6XXX peuvent être le 6056, 6156, 6061, 6111, tels que définis par l’Aluminum Association.The aeronautical aluminum alloys of the 6XXX family can be 6056, 6156, 6061, 6111, as defined by the Aluminum Association.
De manière préférée, l’alliage d’aluminium présente un écart de température entre la température de solidus et la température de solvus inférieur à 60 °C, préférentiellement inférieur à40°C.Preferably, the aluminum alloy has a temperature difference between the solidus temperature and the solvent temperature below 60 ° C, preferably below 40 ° C.
Pour ce type d’alliage d’aluminium présentant un faible écart de température entre la température de solvus et de solidus, les inventeurs ont montré qu’il était possible d’obtenir un compromis optimisé entre la ténacité, la limite d’élasticité et l’allongement à rupture. En particulier, pour un alliage de type AA7050 d’épaisseur comprise entre 70 mm et 120 mm, la ténacité définie selon la norme E399-12 mesurée à mi épaisseur dans le sens L-T est supérieur à 40 MPa.m1/2, la limite d’élasticité mesurée dans le sens longitudinal (L) est supérieure à 470 MPa et l’allongement à rupture mesuré dans le sens travers court (TC) est supérieur à 6% , préférentiellement supérieur à 7%.For this type of aluminum alloy having a small temperature difference between the temperature of solvus and of solidus, the inventors have shown that it is possible to obtain an optimized compromise between the toughness, the elastic limit and the elongation at break. In particular, for an AA7050 type alloy of thickness between 70 mm and 120 mm, the toughness defined according to standard E399-12 measured at mid thickness in the direction LT is greater than 40 MPa.m 1/2 , the limit of elasticity measured in the longitudinal direction (L) is greater than 470 MPa and the elongation at break measured in the short transverse direction (TC) is greater than 6%, preferably greater than 7%.
Les produits selon l’invention peuvent de manière avantageuse être utilisées pour réaliser des éléments de structure, de préférence des éléments de structure d’avion. Des éléments de structure d’avion préférés sont les longerons, nervures ou cadres de fuselage. L’invention est particulièrement avantageuse pour des pièces de forme complexe obtenues par usinage intégral, utilisées en particulier pour la fabrication d’ailes d’avion ainsi que pour n’importe quel autre usage pour lequel les propriétés des produits selon l’invention sont avantageuses.The products according to the invention can advantageously be used to produce structural elements, preferably aircraft structural elements. Preferred aircraft structural elements are the spars, ribs or fuselage frames. The invention is particularly advantageous for parts of complex shape obtained by integral machining, used in particular for the manufacture of aircraft wings as well as for any other use for which the properties of the products according to the invention are advantageous .
On appelle ici « élément de structure » ou « élément structural » d’une construction mécanique une pièce mécanique pour laquelle les propriétés mécaniques statiques et/ou dynamiques sont particulièrement importantes pour la performance de la structure, et pour laquelle un calcul de structure est habituellement prescrit ou réalisé. Il s’agit typiquement d’éléments dont la défaillance est susceptible de mettre en danger la sécurité de ladite construction, de ses utilisateurs, de ses usagers ou d’autrui. Pour un avion, ces éléments de structure comprennent notamment les éléments qui composent le fuselage (tels que la peau de fuselage (fuselage skin en anglais), les raidisseurs ou lisses de fuselage (stringers), les cloisons étanches (bulkheads), les cadres de fuselage (circumferential frames), les ailes (tels que la peau de voilure (wing skin), les raidisseurs (stringers ou stiffeners), les nervures (ribs) et longerons (spars)) et l’empennage composé notamment de stabilisateurs horizontaux et verticaux (horizontal or vertical stabilisers), ainsi que les profilés de plancher (floor beams), les rails de sièges (seat tracks) et les portes.We call here "structural element" or "structural element" of a mechanical construction a mechanical part for which the static and / or dynamic mechanical properties are particularly important for the performance of the structure, and for which a structural calculation is usually prescribed or carried out. These are typically elements the failure of which is likely to endanger the safety of the said structure, its users, its users or others. For an aircraft, these structural elements include in particular the elements that make up the fuselage (such as the fuselage skin), the stiffeners or bulkheads, bulkheads, fuselage (circumferential frames), the wings (such as the wing skin), the stiffeners (stringers or stiffeners), the ribs (ribs) and spars (spars)) and the empennage composed in particular of horizontal and vertical stabilizers (horizontal or vertical stabilizers), as well as the floor profiles (floor beams), the seat rails (seat tracks) and the doors.
Les inventeurs ont par ailleurs constaté que le produit plat présentait une excellente aptitude à l’anodisation en ce sens que du fait des macroségrégations intermittentes peu marquées ou absentes, le produit anodisé présentait un aspect visuel homogène : la couche anodique ne présente pas de différences de couleurs ou de reflets associées à des différences de composition.The inventors have moreover observed that the flat product exhibited an excellent aptitude for anodization in the sense that, due to intermittent macrosegregations which are not very marked or absent, the anodized product exhibited a homogeneous visual appearance: the anodic layer does not show any difference in colors or reflections associated with differences in composition.
ExemplesExamples
Exemple 1 - produit plat faiblement corroyéExample 1 - slightly wrought flat product
On a coulé un lingot d’un alliage AA7035 de section 1520 x 625 mm dont la composition A est indiquée dans le Tableau 1 le ci-dessous.An ingot of an AA7035 alloy of section 1520 x 625 mm was cast, the composition A of which is indicated in Table 1 below.
Tableau 1Table 1
Ce lingot a été obtenu à l’aide d’un brassage électromagnétique non stationnaire.This ingot was obtained using non-stationary electromagnetic stirring.
La vitesse de coulée s’élevait à 45 mm/min.The casting speed was 45 mm / min.
Le brassage électromagnétique a été obtenu par la mise en place, en regard de chaque face du lingot, de trois bobines orientées selon l’axe z et parcourues par un courant alternatif qui était déphasé, dans la bobine centrale, de 90° par rapport au courant dans les bobines extrêmes. La longueur d’onde du champ glissant était donc de 2.4 m. Les éléments de pompe électromagnétique ainsi obtenus étaient disposés en miroir par rapport au grand plan de symétrie du lingot, la direction de glissement étant parallèle à la direction travers-long, les glissements générés divergeant depuis la mi- largeur du lingot. Le forçage non stationnaire a été obtenu par l’imposition d’une variation cyclique du courant électrique alternatif qui parcourait les bobines, tel qu’illustré par la double flèche dans le diagramme fréquence vs intensité de la figure 8. L’intensité de la force volumique maximale de Lorentz ainsi générée par la variation de la fréquence variait typiquement entre 290 N/m3 et 420 N/m3 sur une période de 7 min ce qui correspond à une vitesse de variation d’environ 0.30 N/m3/s.The electromagnetic stirring was obtained by placing, opposite each face of the ingot, three coils oriented along the z axis and traversed by an alternating current which was phase-shifted, in the central coil, by 90 ° relative to the current in the extreme coils. The wavelength of the sliding field was therefore 2.4 m. The electromagnetic pump elements thus obtained were arranged in a mirror with respect to the large plane of symmetry of the ingot, the sliding direction being parallel to the transverse-long direction, the sliding produced diverging from the half-width of the ingot. Non-stationary forcing was obtained by imposing a cyclic variation of the alternating electric current flowing through the coils, as illustrated by the double arrow in the frequency vs intensity diagram in Figure 8. The intensity of the force Lorentz maximum volume thus generated by the variation of the frequency typically varied between 290 N / m 3 and 420 N / m 3 over a period of 7 min which corresponds to a speed of variation of approximately 0.30 N / m 3 / s .
Le lingot ainsi obtenu a été ensuite ébouté pour obtenir une dimension finale de 1520x625x2300 mm Puis il a subi une mise en solution de 465°C (8h)+540°C(lh), trempé à l’air et ensuite revenu pendant lOh à 105°C suivi d’un palier de 4h à 160°C.The ingot thus obtained was then trimmed to obtain a final dimension of 1520x625x2300 mm Then it underwent a solution treatment of 465 ° C (8h) + 540 ° C (lh), quenched in air and then returned for 10h at 105 ° C followed by a 4h stage at 160 ° C.
Le produit ainsi transformé a ensuite été caractérisé dans l’épaisseur, la limite d’élasticité Rp0.2, la résistance à rupture Rm et l’allongement A% tel que défini selon la norme NF EN ISO 68921 (2016), le prélèvement et le sens de l’essai étant définis par la norme EN 485 (2016).The product thus transformed was then characterized in the thickness, the elastic limit Rp0.2, the breaking strength Rm and the elongation A% as defined according to standard NF EN ISO 68921 (2016), the sampling and the direction of the test being defined by standard EN 485 (2016).
Ils ont été testés dans le sens travers long de la plaque (TL) en surface, T/8, T/4 et T/2.They were tested crosswise along the plate (TL) on the surface, T / 8, T / 4 and T / 2.
Le prélèvement en surface est réalisé telle sorte à avoir l’axe de l’éprouvette dans un plan situé à 5 mm de la surface. Par ailleurs, ces mêmes propriétés ont aussi été évaluées dans le sens travers court (TC), l’éprouvette de traction ayant sa partie utile centrée à T/2. Les résultats sont présentés dans le Tableau 2.The surface sample is taken so as to have the axis of the test piece in a plane located 5 mm from the surface. Furthermore, these same properties have also been evaluated in the short cross direction (TC), the tensile test piece having its useful part centered at T / 2. The results are presented in Table 2.
Tableau 2Table 2
Les résultats expérimentaux obtenus par la caractérisation de cette coulée sont comparés à ceux associés à la production conventionnelle du même type d’alliage AA7035 produit, dont la composition B est indiquée dans le Tableau 1. Ces résultats sont présentés dans le Tableau 3 cidessous. La production conventionnelle se distingue de l’invention par le seul fait que la coulée se fait sans brassage électromagnétique. Les autres paramètres en particulier le format du lingot et son épaisseur, les paramètres de transformation sont les mêmes.The experimental results obtained by the characterization of this casting are compared with those associated with the conventional production of the same type of alloy AA7035 produced, the composition B of which is indicated in Table 1. These results are presented in Table 3 below. Conventional production is distinguished from the invention by the simple fact that the casting is done without electromagnetic stirring. The other parameters, in particular the size of the ingot and its thickness, the transformation parameters are the same.
Tableau 3Table 3
Les propriétés mécaniques statiques telles que Rpo.2 et Rm obtenues avec le brassage électromagnétique sont toutes supérieures aux valeurs moyennes de la production conventionnelle de l’alliage AA7035.The static mechanical properties such as R p o.2 and R m obtained with electromagnetic stirring are all greater than the average values of the conventional production of the AA7035 alloy.
Mais l’avantage du procédé de brassage électromagnétique est particulièrement prononcé pour la valeur d’allongement. En effet, avec le procédé selon l’invention, les valeurs d’allongement à mi épaisseur sont 1.5 fois plus grandes que dans le cas non brassé, conventionnel.However, the advantage of the electromagnetic stirring process is particularly pronounced for the elongation value. In fact, with the process according to the invention, the elongation values at mid thickness are 1.5 times greater than in the conventional, unmixed case.
On observe que le produit selon l’invention présente un écart d’allongement entre la surface et la mi épaisseur de 1.9% contre 4.9 % sur le produit conventionnel. Cette différence correspond à un écart d’allongement entre la surface et la mi épaisseur de 68% pour le produit selon l’invention contre près de 233% pour le produit conventionnel.It is observed that the product according to the invention has an elongation difference between the surface and the mid thickness of 1.9% against 4.9% on the conventional product. This difference corresponds to an elongation difference between the surface and the mid-thickness of 68% for the product according to the invention against almost 233% for the conventional product.
L’abattement de résistance par effet d’entaille ou « NSR » est évaluée à l’aide de l’essai normalisé E 602-03 de l’Aluminium Association. Les valeurs mesurées sur le produit selon l’invention sont présentées dans le Tableau 1.The Notch Resistance Abatement or "NSR" is assessed using the Aluminum Association standard test E 602-03. The values measured on the product according to the invention are presented in Table 1.
Les valeurs mesurées sont comprises entre 0.9 et 1.1. Elles se trouvent être aussi supérieures aux valeurs obtenues sur le produit obtenu selon le procédé conventionnel qui est usuellement compris entre 0.5 et 0.8.The measured values are between 0.9 and 1.1. They also happen to be higher than the values obtained on the product obtained according to the conventional process which is usually between 0.5 and 0.8.
Exemple 2 - RéférenceExample 2 - Reference
Cet exemple a pour objet d’être une référence. Il a pour objet d’illustrer les propriétés obtenues sur un produit plat corroyé obtenu à partir d’un lingot de section 1700 x 377 mm selon un procédé de coulée conventionnelle sans brassage électromagnétique.This example is intended to be a reference. Its purpose is to illustrate the properties obtained on a wrought flat product obtained from an ingot with a section of 1700 x 377 mm according to a conventional casting process without electromagnetic stirring.
Le Tableau 4 indique la composition C de l’alliage AA7050 coulé en coulée verticale selon un procédé de coulée conventionnelle sans brassage électromagnétique.Table 4 shows the composition C of the AA7050 alloy cast in vertical casting according to a conventional casting process without electromagnetic stirring.
La vitesse de coulée était de 45mm/min.The casting speed was 45mm / min.
Tableau 4Table 4
Le lingot ainsi obtenu subit une homogénéisation de 30 heures à 482± 2°C, suivi d’une opération de scalpage. Le lingot présente alors une section avant corroyage de 1700 x 337 mm.The ingot thus obtained undergoes a homogenization for 30 hours at 482 ± 2 ° C, followed by a scalping operation. The ingot then has a section before wrought of 1700 x 337 mm.
Le lingot est laminé longitudinalement avec une température de réchauffage comprise entre 395 et 430°C pour atteindre une épaisseur finale de 80 mm. Le taux de réduction est de 4.2.The ingot is rolled longitudinally with a reheating temperature between 395 and 430 ° C to reach a final thickness of 80 mm. The reduction rate is 4.2.
En fin de laminage, on procède à des opérations d’éboutage et de rivage afin d’atteindre une largeur finale de 1355 mm et une longueur de 2990 mm. Une mise en solution de 2.5 heures à 479± 2°C a été réalisée. Une traction axiale de 2.3% a été appliquée, suivi par un revenu avec un premier palier de 4h à 122°C et un deuxième palier de 17h à 165°C.At the end of the rolling, we proceed to trim and shore operations in order to reach a final width of 1355 mm and a length of 2990 mm. A solution of 2.5 hours at 479 ± 2 ° C was carried out. An axial traction of 2.3% was applied, followed by tempering with a first stage of 4 hours at 122 ° C and a second stage of 17 hours at 165 ° C.
Les caractérisations mécaniques (traction et ténacité) ont été évaluées à mi épaisseur.The mechanical characterizations (traction and toughness) were evaluated at mid thickness.
Des éprouvettes du type CT-40 ont été prélevées à mi- épaisseur afin d’évaluer la ténacité selon les plans L-T et T-L et S-L. Pour ce qui concerne l’évaluation des caractéristiques de traction dans le plan travers-court, des éprouvettes du type 4d avec un diamètre de 6 mm et longueur utile 27 mm ont été prélevées.Test specimens of the CT-40 type were taken at mid-thickness in order to evaluate the toughness according to the plans L-T and T-L and S-L. For the evaluation of the traction characteristics in the short-cross plane, 4d type test pieces with a diameter of 6 mm and useful length 27 mm were taken.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 5.The results are presented in Table 5.
Tableau 5Table 5
Le produit plat en alliage AA7050 selon un procédé de coulée conventionnel, à partir d’un lingot d’épaisseur 377 mm et ayant subi un taux de réduction de 4.2 présente une limite d’élasticité dans le sens L de 474 MPa, une ténacité T-L de 36.2 MPa.m1/2 et un allongement travers court de 7.5%.The flat product in AA7050 alloy according to a conventional casting process, from an ingot of thickness 377 mm and having undergone a reduction rate of 4.2 has an elastic limit in the direction L of 474 MPa, a tenacity TL of 36.2 MPa.m 1/2 and a short transverse elongation of 7.5%.
Exemple 3 - Produit plat corroyéExample 3 - Wrought flat product
Dans cet exemple, on a réalisé une coulée d’alliage AA7050 dont la composition D est indiquée dans le Tableau 6. Un lingot de section 1650x525mm a ainsi été obtenu. L’affinage du grain est effectué à l’aide d’un fil affinant A1TÎC3 :0.15 avec un taux d’ajout de 1.5kg/tonne. La vitesse de coulée était de 45 mm/min.In this example, an AA7050 alloy casting was made, the composition D of which is indicated in Table 6. An ingot with a section of 1650x525mm was thus obtained. The refining of the grain is carried out using a wire refining A1TÎC3: 0.15 with a rate of addition of 1.5kg / ton. The casting speed was 45 mm / min.
Tableau 6Table 6
En début de coulée, aucun brassage électromagnétique n’est mis en place. Puis après avoir solidifié une longueur d’environ 2 m, le brassage électromagnétique est activé.At the start of casting, no electromagnetic stirring is put in place. Then after solidifying a length of about 2 m, the electromagnetic stirring is activated.
Par cette méthodologie, il est possible de comparer les propriétés obtenues avec et sans brassage.By this methodology, it is possible to compare the properties obtained with and without mixing.
Le brassage électromagnétique correspond à un brassage électromagnétique non stationnaire. Le brassage électromagnétique non stationnaire a été obtenu par la mise en place, en regard de chaque face du lingot, de trois bobines orientées selon l’axe z et parcourues par un courant alternatif qui était déphasé, dans la bobine centrale, de 90° par rapport au courant dans les bobines extrêmes. La longueur d’onde du champ glissant était donc de 2,4m. Les éléments de pompe électromagnétique ainsi obtenus étaient disposés en miroir par rapport au grand plan de symétrie du lingot, la direction de glissement étant parallèle à la direction travers-long, les glissements générés divergeant depuis la mi- largeur du lingot. Le forçage instationnaire a été obtenu par l’imposition d’une variation cyclique de la fréquence du courant électrique alternatif qui parcourait les bobines, tel qu’illustré par la double flèche dans le diagramme fréquence vs intensité présenté à la figure 9. L’intensité de la force volumique maximale de Lorentz ainsi générée par la variation de la fréquence variait typiquement entre 210 N/m3 et 275 N/m3 sur une période de 1.33 min ce qui correspond à une vitesse de variation d’environ 0.81 N/m3/s. On notera que la courbe limite de stabilité est différente de celle présentée dans l’exemple 1 en raison à la fois de l’épaisseur de coulée différente et de la présence d’un cadre flottant qui contribue à inhiber certains modes résonants de la surface libre.Electromagnetic stirring corresponds to non-stationary electromagnetic stirring. Non-stationary electromagnetic stirring was obtained by placing, opposite each face of the ingot, three coils oriented along the z axis and traversed by an alternating current which was phase-shifted in the central coil by 90 ° by compared to the current in the extreme coils. The wavelength of the sliding field was therefore 2.4 m. The electromagnetic pump elements thus obtained were arranged in a mirror with respect to the large plane of symmetry of the ingot, the sliding direction being parallel to the transverse-long direction, the sliding produced diverging from the half-width of the ingot. The unsteady forcing was obtained by imposing a cyclic variation in the frequency of the alternating electric current flowing through the coils, as illustrated by the double arrow in the frequency vs intensity diagram presented in Figure 9. The intensity of the maximum Lorentz density thus generated by the variation of the frequency typically varied between 210 N / m 3 and 275 N / m 3 over a period of 1.33 min which corresponds to a speed of variation of approximately 0.81 N / m 3 / s. It will be noted that the limit stability curve is different from that presented in Example 1 due to both the different casting thickness and the presence of a floating frame which contributes to inhibiting certain resonant modes of the free surface. .
Suite à un traitement de détente de lOh à 350°C, le lingot ainsi obtenu a été ensuite ébouté pour obtenir une dimension de 1150x2240x525 mm. Puis il a subi une homogénéisation de 30 heures à 482± 2°C. Suite à une opération de scalpage, le lingot présente les dimensions finales de 1150x2240x440 mm.Following a 10h relaxation treatment at 350 ° C, the ingot thus obtained was then trimmed to obtain a dimension of 1150x2240x525 mm. Then it underwent a 30 hour homogenization at 482 ± 2 ° C. Following a scalping operation, the ingot has the final dimensions of 1150x2240x440 mm.
Le lingot a ensuite été laminé avec une température de réchauffage comprise entre 395-430°C pour atteindre une épaisseur finale de 80 mm. Le taux de réduction est de 5.5.The ingot was then rolled with a reheating temperature between 395-430 ° C to reach a final thickness of 80 mm. The reduction rate is 5.5.
Des opérations d’éboutage et rivage ont été effectuées afin d’atteindre une largeur finale de 900 mm et une longueur de 4000 mm. Une mise en solution de 2.5 heures à 479 ± 2°C a été réalisée. Une traction axiale de 2.3% a été appliquée, suivi par un revenu avec un premier palier de 4h à 122°C et un deuxième palier de 17h à 165°C.Trimming and shore operations were carried out to reach a final width of 900 mm and a length of 4000 mm. A solution of 2.5 hours at 479 ± 2 ° C was carried out. An axial traction of 2.3% was applied, followed by tempering with a first stage of 4 hours at 122 ° C and a second stage of 17 hours at 165 ° C.
Les caractérisations mécaniques (traction et ténacité) ont été évaluées à mi épaisseur.The mechanical characterizations (traction and toughness) were evaluated at mid thickness.
Des éprouvettes du type CT-40 ont été prélevées à mi- épaisseur afin d’évaluer la ténacité selon les plans L-T et T-L et S-L. Pour ce qui concerne l’évaluation des caractéristiques de traction dans le plan travers-court, des éprouvettes du type 4d avec un diamètre de 6 mm et longueur utile 27 mm ont été prélevées.Test specimens of the CT-40 type were taken at mid-thickness in order to evaluate the toughness according to the plans L-T and T-L and S-L. For the evaluation of the traction characteristics in the short-cross plane, 4d type test pieces with a diameter of 6 mm and useful length 27 mm were taken.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 7The results are presented in Table 7
Tableau 7Table 7
Le produit plat en alliage AA7050 obtenu selon un procédé de coulée conventionnel, à partir d’un lingot d’épaisseur 525 mm et ayant subi un taux de réduction de 5.5 présente une limite d’élasticité dans le sens L de 477 MPa, une ténacité T-L de 42.0 MPa.m1/2 et un allongement travers court de 5.0%.The AA7050 alloy flat product obtained according to a conventional casting process, from an ingot 525 mm thick and having undergone a reduction rate of 5.5 has a yield strength in the L direction of 477 MPa, a toughness TL of 42.0 MPa.m 1/2 and a short transverse elongation of 5.0%.
Le produit plat en alliage AA7050 obtenu selon un procédé de coulée selon l’invention, à partir d’un lingot d’épaisseur 525 mm et ayant subi un taux de réduction de 5.5 présente une limite d’élasticité dans le sens L de 479 MPa, une ténacité T-L de 43.0 MPa.m1/2et un allongement travers court de 6.4%.The AA7050 alloy flat product obtained according to a casting method according to the invention, from an ingot of 525 mm thickness and having undergone a reduction rate of 5.5 has an elastic limit in the L direction of 479 MPa , a TL tenacity of 43.0 MPa.m 1/2 and a short transverse elongation of 6.4%.
Exemple 4 - Produit plat corroyéExample 4 - Wrought flat product
Dans cet exemple, on a réalisé une coulée d’alliage AA7050 dont la composition F est indiquée dans le Tableau 8. Un lingot de section 1650 x 525mm a ainsi été obtenu. L’affinage du grain est effectué à l’aide d’un fil affinant A1TÎC3 :0.15 avec un taux d’ajout de 1.5kg/tonne. La vitesse de coulée était de 45mm/min.In this example, an AA7050 alloy casting was carried out, the composition F of which is indicated in Table 8. An ingot with a cross section of 1650 x 525mm was thus obtained. The refining of the grain is carried out using a wire refining A1TÎC3: 0.15 with a rate of addition of 1.5kg / ton. The casting speed was 45mm / min.
Tableau 8Table 8
En début de coulée, le brassage électromagnétique est mis place. Puis après avoir solidifié une longueur d’environ 2.1 m, le brassage électromagnétique est arrêté.At the start of casting, the electromagnetic stirring is set up. Then after having solidified a length of about 2.1 m, the electromagnetic stirring is stopped.
Le brassage électromagnétique correspond à un brassage électromagnétique non stationnaire. Le brassage électromagnétique a été obtenu par la mise en place, en regard de chaque face du lingot, de trois bobines orientées selon l’axe z et parcourues par un courant alternatif qui était déphasé, dans la bobine centrale, de 90° par rapport au courant dans les bobines extrêmes. La longueur d’onde du champ glissant était donc de 2,4m. Les éléments de pompe électromagnétique ainsi obtenus étaient disposés en miroir par rapport au grand plan de symétrie du lingot, la direction de glissement étant parallèle à la direction travers-long, les glissements générés divergeant depuis la mi- largeur du lingot. Le forçage instationnaire a été obtenu par l’imposition d’une variation cyclique de l’intensité nominale du courant électrique alternatif qui parcourait les bobines, tel qu’illustré par les flèches dans le diagramme fréquence vs intensité à la figure 10. L’intensité de la force volumique maximale de Lorentz ainsi générée par la variation de l’intensité a varié selon une période de 1.33 min.Electromagnetic stirring corresponds to non-stationary electromagnetic stirring. The electromagnetic stirring was obtained by placing, opposite each face of the ingot, three coils oriented along the z axis and traversed by an alternating current which was phase-shifted, in the central coil, by 90 ° relative to the current in the extreme coils. The wavelength of the sliding field was therefore 2.4 m. The electromagnetic pump elements thus obtained were arranged in a mirror with respect to the large plane of symmetry of the ingot, the sliding direction being parallel to the cross-long direction, the sliding produced diverging from the half-width of the ingot. The unsteady forcing was obtained by imposing a cyclic variation of the nominal intensity of the alternating electric current flowing through the coils, as illustrated by the arrows in the frequency vs intensity diagram in Figure 10. The intensity of the maximum Lorentz density thus generated by the variation of the intensity varied over a period of 1.33 min.
Suite à un traitement de détente de lOh à 350°C, le lingot ainsi obtenu a été ensuite ébouté pour obtenir une dimension de 1145x2365x525 mm. Puis il a subi une homogénéisation de 30 heures à 482± 2°C. Suite à une opération de scalpage, le lingot a obtenu les dimensions finales de 1145x2365x455 mm.Following a 10 h relaxation treatment at 350 ° C., the ingot thus obtained was then trimmed to obtain a dimension of 1145x2365x525 mm. Then it underwent a 30 hour homogenization at 482 ± 2 ° C. Following a scalping operation, the ingot obtained the final dimensions of 1145x2365x455 mm.
Le lingot a été laminé longitudinalement avec une température de réchauffage de 395-430°C pour atteindre une épaisseur finale de 80 mm. Le taux de réduction est de 5.7.The ingot was rolled longitudinally with a reheating temperature of 395-430 ° C to reach a final thickness of 80 mm. The reduction rate is 5.7.
Des opérations d’éboutage et rivage ont été effectuées afin d’atteindre une largeur finale de 900 mm et une longueur de 4000 mm. Une mise en solution de 2.5 heures à 479± 2°C a été réalisée. Une traction axiale de 2.3% a été appliquée, suivi par un revenu avec un premier palier de 4h à 122°C et un deuxième palier de 17h à 165°C.Trimming and shore operations were carried out to reach a final width of 900 mm and a length of 4000 mm. A solution of 2.5 hours at 479 ± 2 ° C was carried out. An axial traction of 2.3% was applied, followed by tempering with a first stage of 4 hours at 122 ° C and a second stage of 17 hours at 165 ° C.
Les caractérisations mécaniques (traction et ténacité) ont été réalisées de la même façon que l’exemple 3.The mechanical characterizations (traction and toughness) were carried out in the same way as in Example 3.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 9.The results are presented in Table 9.
Tableau 9Table 9
Le produit plat en alliage AA7050 obtenu selon un procédé de coulée conventionnel, à partir d’un lingot d’épaisseur 525 mm et ayant subi un taux de réduction de 5.5 présente une limite d’élasticité dans le sens L de 479 MPa, une ténacité T-L de 42.4 MPa.m1/2 et un allongement travers court de 4.0%.The AA7050 alloy flat product obtained according to a conventional casting process, from an ingot of 525 mm thickness and having undergone a reduction rate of 5.5 has a yield strength in the L direction of 479 MPa, a toughness TL of 42.4 MPa.m 1/2 and a short transverse elongation of 4.0%.
Le produit plat en alliage AA7050 obtenu selon un procédé de coulée selon l’invention, à partir d’un lingot d’épaisseur 525 mm et ayant subi un taux de réduction de 5.5 présente une limite d’élasticité dans le sens L de 483 MPa, une ténacité T-L de 40.6 MPa.m1/2 et un allongement travers court de 7.4%.The AA7050 alloy flat product obtained according to a casting method according to the invention, from an ingot of 525 mm thickness and having undergone a reduction rate of 5.5 has an elastic limit in the L direction of 483 MPa , a TL tenacity of 40.6 MPa.m 1/2 and a short transverse elongation of 7.4%.
Claims (19)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1761384A FR3074191B1 (en) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | ALUMINUM ALLOY FLAT PRODUCT WITH IMPROVED THICKNESS PROPERTIES |
PCT/FR2018/052862 WO2019106254A1 (en) | 2017-11-29 | 2018-11-16 | Aluminium alloy flat product having improved thickness properties |
EP18819533.3A EP3717146B1 (en) | 2017-11-29 | 2018-11-16 | Aluminium alloy flat product having improved thickness properties |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1761384 | 2017-11-29 | ||
FR1761384A FR3074191B1 (en) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | ALUMINUM ALLOY FLAT PRODUCT WITH IMPROVED THICKNESS PROPERTIES |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3074191A1 true FR3074191A1 (en) | 2019-05-31 |
FR3074191B1 FR3074191B1 (en) | 2021-10-01 |
Family
ID=62143239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1761384A Active FR3074191B1 (en) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | ALUMINUM ALLOY FLAT PRODUCT WITH IMPROVED THICKNESS PROPERTIES |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3717146B1 (en) |
FR (1) | FR3074191B1 (en) |
WO (1) | WO2019106254A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021127378A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Novelis Inc. | Decreased cracking susceptibility of 7xxx series direct chill (dc) cast ingots |
RU2819336C1 (en) * | 2019-12-20 | 2024-05-17 | Новелис Инк. | Reduced susceptibility to cracking of cast ingots of 7xxx series, obtained by continuous casting into crystallizer (dc) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114433821A (en) * | 2020-10-31 | 2022-05-06 | 娄底市金马耐磨新材料有限公司 | Cooling device for solving shrinkage porosity defect of casting and cooling method of vertical casting |
CN114433822A (en) * | 2020-10-31 | 2022-05-06 | 娄底市金马耐磨新材料有限公司 | Casting mold structure with controllable cooling device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2682201A1 (en) * | 2011-03-03 | 2014-01-08 | Federal'Noe Gosudarstvennoe Avtonomnoe Obrazovatel 'Noe Uchrethdenie Vysshego Professional'Nogo Obrazovanija"Sibirskij Federal'NYJ Universitet" | Method and apparatus for the continuous casting of aluminium alloys |
WO2014155357A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Evgeny Pavlov | Method and apparatus for moving molten metal |
-
2017
- 2017-11-29 FR FR1761384A patent/FR3074191B1/en active Active
-
2018
- 2018-11-16 EP EP18819533.3A patent/EP3717146B1/en active Active
- 2018-11-16 WO PCT/FR2018/052862 patent/WO2019106254A1/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2682201A1 (en) * | 2011-03-03 | 2014-01-08 | Federal'Noe Gosudarstvennoe Avtonomnoe Obrazovatel 'Noe Uchrethdenie Vysshego Professional'Nogo Obrazovanija"Sibirskij Federal'NYJ Universitet" | Method and apparatus for the continuous casting of aluminium alloys |
WO2014155357A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Evgeny Pavlov | Method and apparatus for moving molten metal |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
CUI J Z ET AL: "DC casting of light alloys under magnetic fields", TRANSACTIONS OF NONFERROUS METALS SOCIETY OF CHINA : ENGLISH EDITION = ZHONGGUO-YOUSE-JINSHU-XUEBAO, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 20, no. 11, 1 November 2010 (2010-11-01), pages 2046 - 2050, XP027555254, ISSN: 1003-6326, [retrieved on 20101101] * |
ZHANG B ET AL: "Effect of low-frequency magnetic field on macrosegregation of continuous casting aluminum alloys", MATERIALS LET, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 57, no. 11, 1 March 2003 (2003-03-01), pages 1707 - 1711, XP004411776, ISSN: 0167-577X, DOI: 10.1016/S0167-577X(02)01055-8 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021127378A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Novelis Inc. | Decreased cracking susceptibility of 7xxx series direct chill (dc) cast ingots |
KR20220100677A (en) * | 2019-12-20 | 2022-07-15 | 노벨리스 인크. | Reduced crack susceptibility of 7xxx series direct cooling (DC) cast ingots |
KR102666365B1 (en) | 2019-12-20 | 2024-05-17 | 노벨리스 인크. | Reduces cracking susceptibility to 7xxx series direct cooled (DC) cast ingots |
RU2819336C1 (en) * | 2019-12-20 | 2024-05-17 | Новелис Инк. | Reduced susceptibility to cracking of cast ingots of 7xxx series, obtained by continuous casting into crystallizer (dc) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3717146B1 (en) | 2022-01-19 |
FR3074191B1 (en) | 2021-10-01 |
EP3717146A1 (en) | 2020-10-07 |
WO2019106254A1 (en) | 2019-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3717146B1 (en) | Aluminium alloy flat product having improved thickness properties | |
EP3080318B1 (en) | Method for manufacturing products made of aluminium-copper-lithium alloy with improved fatigue properties and distributor for this method | |
CA2821663C (en) | Aluminium-copper-lithium alloy with improved compressive strength and toughness | |
EP2675932A1 (en) | Semi-finished product made of aluminium alloy having improved microporosity and manufacturing process | |
EP1544315B1 (en) | Wrought product in the form of a rolled plate and structural part for aircraft in Al-Zn-Cu-Mg alloy | |
Zhu et al. | Hardness and corrosion behaviour of anodised Al-Si produced by rheocasting | |
FR3067044B1 (en) | ALUMINUM ALLOY COMPRISING LITHIUM WITH IMPROVED FATIGUE PROPERTIES | |
EP1809779B1 (en) | High-strength aluminium alloy products and method for the production thereof | |
Zhu et al. | Effect of Si content and morphology on corrosion resistance of anodized cast Al-Si alloys | |
EP1644546A2 (en) | Products made from al/zn/mg/cu alloys with improved compromise between static mechanical properties and tolerance to damage | |
CA3037115A1 (en) | Thin sheets made of an aluminium-magnesium-scandium alloy for aerospace applications | |
EP3463716B1 (en) | Method for producing sheet ingots by vertical casting of an aluminium alloy | |
Grabowski et al. | Laser surface treatment of aluminium matrix composites | |
Osório et al. | The influences of macrosegregation, intermetallic particles, and dendritic spacing on the electrochemical behavior of hypoeutectic Al‐Cu alloys | |
Cevik et al. | Effect of peak-aged heat treatment on corrosion behavior of the AA6063 alloy containing Al 3 Ti | |
EP3610048A1 (en) | Low-density aluminium-copper-lithium alloy products | |
FR3067620B1 (en) | THIN ALUMINUM-COPPER-LITHIUM ALLOY SHEETS FOR THE MANUFACTURE OF AIRCRAFT FUSELAGE | |
Kaiser et al. | Investigation of the effects of cooling rate on the microstructure of investment cast biomedical grade Co alloys | |
Theron et al. | Effect of heat treatment on the properties of laser-beam welded rheo-cast F357 aluminum | |
EP3717147B1 (en) | Low velocity and low frequency aluminium casting method | |
Erdegren et al. | Simulation of surface solidification in direct-chill 6xxx aluminum billets | |
Özer¹ et al. | Effects of Retrogression and Reaging (RRA) on the Mechanical and Physical Properties in Aluminum Alloys 7050 and 7075 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190531 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |