La technologie de purification de l'aluminium fondu constitue le principal axe de recherche dans les fonderies d'aluminium modernes. Son objectif fondamental est d'améliorer l'efficacité de l'affinage et d'optimiser autant que possible la pureté du métal, tout en veillant à prévenir la pollution environnementale. Lors de la fusion de l'aluminium, un film d'oxyde se forme à la surface du bain de fusion. Certaines flottent à la surface du bain d’aluminium ou adhèrent à la paroi du four ; ces gouttelettes d’aluminium et la surface du bain subissent alors une nouvelle oxydation, ce qui entraîne également la formation d’inclusions. Une fois que ces inclusions se sont mélangées à la bande coulée-laminée, elles provoquent des défauts tels que des inclusions de scories et un film d’oxyde. Cela réduit considérablement les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des produits. Par conséquent, dans le processus de coulée continue et de laminage, le bain de fusion doit être affiné et purifié afin de réduire efficacement la teneur en gaz et en inclusions, et de produire ainsi des tôles et des feuilles de haute qualité.
Impuretés dans l'aluminium fondu
Impuretés présentes dans la masse d'aluminium en fusion : outre la charge métallique, l'aluminium en fusion peut également absorber des impuretés provenant du revêtement, des gaz du four, flux, la charge et les outils d'exploitation pendant le processus de fusion.
En ce qui concerne les inclusions non métalliques présentes dans la masse fondue d’aluminium, il s’agit principalement d’alumine. De nature dense et résistante, qu’elle soit à l’état solide ou liquide, elle forme facilement une couche protectrice solide qui adhère étroitement à la surface. Le film d’oxyde d’aluminium, lorsqu’il subit un choc à l’état fondu, peut facilement se fragmenter en particules fines, causant ainsi les dommages les plus importants. Bien que la densité de l’alumine puisse atteindre 3 à 4 g/cm³, elle n’est que de 2,3 à 2,4 g/cm³ à haute température, ce qui est pratiquement identique à la densité de l’aluminium fondu. Par conséquent, dans le bain d’aluminium fondu, ces particules se trouvent en réalité en suspension.
Une fois solidifié, le laitier oxydé est incorporé dans la bande coulée. En effet, il ne peut ni se dissoudre dans l'alliage d'aluminium, ni former de composé intermédiaire avec d'autres éléments. Elle ne peut se répartir qu’à l’état solide, au niveau des joints de grains, détruisant ainsi la force de liaison entre les grains. L’existence de ces scories oxydées, qui rompent la force de liaison intergranulaire, a entraîné de nombreux risques, réduit les performances du processus lors du formage sous pression et provoqué la délamination du métal pendant le traitement, ce qui a donné lieu à des fissures. La résistance du produit en aluminium est instable et son allongement est considérablement réduit. En particulier sous l’effet de charges d’impact ou de vibrations, une rupture ductile se produit, ce qui affecte la durée de vie du matériau.
Mesures de purification de l'aluminium fondu
Afin de réduire la contamination des métaux par des impuretés, les mesures suivantes peuvent être mises en œuvre pour purifier la masse d'aluminium fondu :
- En fonction des différentes propriétés chimiques du métal ou de l'alliage fondu, on utilise des matériaux réfractaires présentant une grande stabilité chimique. Pour les alliages d'aluminium, il convient d'utiliser un revêtement réfractaire à forte teneur en aluminium.
- De nouveaux métaux d'une plus grande pureté sont utilisés pour garantir le respect des exigences de pureté de certains alliages.
- Le four à flamme doit fonctionner avec un combustible à faible teneur en soufre : tous les outils entrant en contact avec la charge métallique doivent, dans la mesure du possible, être fabriqués à partir de matériaux n'apportant pas d'impuretés.
- Pour les alliages de conversion, le four doit être nettoyé conformément aux exigences de pureté et de performance des deux alliages.
- Veillez à bien choisir les matériaux auxiliaires.
- Renforcer la gestion de la charge du four afin d'éviter tout phénomène de mélange.
- Installer équipement de dégazage et équipements de filtration entre le four et la machine de coulée, dont l'objectif principal est le dégazage et l'élimination des impuretés.