Le film d’oxyde et les particules d’impuretés en suspension dans l’aluminium fondu sont difficiles à éliminer complètement dans un four à grande surface d’ouverture. L’utilisation d’un flux appliqué à l’aide d’une machine de projection de poudre donne de meilleurs résultats, mais il reste difficile d’atteindre l’objectif d’une purification complète de l’aluminium fondu. C'est pourquoi, outre l'utilisation d'un flux pour éliminer certaines impuretés dans un four de grande capacité, les ateliers de fonderie modernes ont également recours à un dispositif de purification en ligne à l'extérieur du four afin de procéder à un traitement de purification complet de l'aluminium en fusion s'écoulant du four de maintien, dans le but d'éliminer totalement les résidus de gaz et de scories présents dans l'aluminium en fusion.
Principe de fonctionnement d'un dispositif de purification en ligne installé à l'extérieur du four
Le principe du dispositif de purification externe au four consiste à permettre au contact complet entre l'aluminium liquide et le gaz de purification dans le petit four de purification équipé d'un élément chauffant, de sorte que l'hydrogène présent dans l'aluminium liquide se diffuse dans les bulles inertes à pression partielle d'hydrogène nulle et s'échappe. hors du liquide. Les scories solides en suspension dans l’aluminium liquide seront également adsorbées à la surface des bulles et éliminées en même temps. Après un traitement de purification en ligne, la teneur en hydrogène de l’aluminium liquide peut être réduite de moitié par rapport à sa valeur initiale ; les inclusions non métalliques d’un diamètre inférieur à 50 µm peuvent être éliminées par le procédé 50%. Ceci est important pour la production d’alliages d’aluminium-magnésium et pour l’extraction directe de l’aluminium liquide des cellules électrolytiques en vue de la production d’aluminium.
Le gaz inerte peut être dispersé sous forme de minuscules bulles dans l'aluminium en fusion à l'aide d'une buse rotative, d'une buse d'atomisation ou d'une plaque céramique poreuse. Le purificateur situé à l'extérieur du four porte le nom du brevet de l'inventeur. Afin d'éviter toute contamination secondaire de l'aluminium en fusion dans le four de purification, certains dispositifs recouvrent également la surface de l'aluminium en fusion avec du gaz inerte. Le gaz inerte peut être de l’azote ou de l’argon. L’azote doit être de haute pureté, supérieure à 99,995%, et son point de rosée doit être inférieur à -70 ℃. La pureté de l’argon doit être supérieure à 99,98%, et sa teneur en eau et en oxygène doit être inférieure à 0,01%. Le coût de l’argon est plus élevé que celui de l’azote, mais son avantage réside dans le fait qu’il ne réagit pas avec l’aluminium fondu pour former des composés à haute température. Une fois l’aluminium liquide purifié en ligne, la teneur en hydrogène doit être inférieure à 0,12 ml/100 g (Al). Pour les produits soumis à des exigences de qualité strictes, la teneur en hydrogène doit être inférieure à 0,10 ml/100 g (Al).
Le temps de passage de l'aluminium fondu dans le dispositif de purification est très court. Après traitement, les scories et les inclusions de plus petite taille sont difficiles à séparer de l'aluminium fondu en si peu de temps. Afin de garantir la propreté de l'aluminium fondu, tous les dispositifs de purification externes sont équipés d'un dispositif de filtration destiné à éliminer les débris en suspension. Les impuretés présentes dans l’aluminium fondu se présentent sous forme de film ou de particules ; l’épaisseur du film est comprise entre 0,1 et 0,5 µm, et sa longueur ou sa largeur entre 10 et 5 000 µm ; le diamètre des particules est compris entre 0,1 et 50 µm ; les impuretés comprennent des oxydes tels que l’Al₂O₃, le SiO₂, le MgO, ainsi que l’AlF₃, l’Al₄C₃, l’AlN et d’autres composés non oxydés.
Le filtre à aluminium liquide utilise généralement des plaques en céramique alvéolée. Lorsque l'aluminium liquide traverse les canaux sinueux et communicants de la céramique alvéolée, les impuretés internes se déposent sur les parois des canaux sous l'effet de l'hydrodynamique, de l'inertie, de l'interception, des collisions, de l'adsorption, etc. L'aluminium liquide purifié est ainsi acheminé vers la plaque de coulée et de laminage. L'efficacité de filtration des plaques en céramique alvéolée est directement liée au diamètre des micropores, mais le diamètre des impuretés interceptées est bien inférieur au diamètre moyen des micropores. Les plaques en céramique alvéolaire sont généralement remplacées une fois par four afin de garantir la fluidité de l’aluminium en fusion et d’empêcher les impuretés et les particules de scories déposées dans les pores de réintégrer l’aluminium en fusion.