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Canal de coulée pour métal en fusion

Lors du traitement des alliages d'aluminium liquides, on laisse généralement la masse fondue se décanter avant la coulée afin de précipiter les particules d'inclusions solides. Ces particules, notamment les oxydes, les borures et les carbures, peuvent être nocives si elles sont incorporées dans le produit final. De plus, afin d’éliminer les métaux alcalins de la solution d’aluminium ou de faciliter le nettoyage du four, on a généralement recours à la pulvérisation de chlore ou d’un gaz contenant du fluorure dans toute la masse métallique. Dans certains cas, cela peut entraîner la formation de fines inclusions liquides de chlorure d’aluminium, de chlorure de magnésium ou de trichlorure d’aluminium. Même si la méthode de décantation en four est adoptée, les particules, dont la taille se situe généralement entre 2 et 200 μm, pénètrent tout de même dans le système de goulottes de métal en fusion et finissent par se retrouver dans le produit coulé.

Afin de remédier à ce problème, on recourt souvent à diverses techniques bien connues pour traiter le métal liquide et éliminer les inclusions entre le four de maintien et la machine de coulée, en ligne.

Ces techniques peuvent inclure la flottation à mousse, comme celle utilisée dans unité de dégazage, dans lequel des buses rotatives sont utilisées pour disperser des bulles d'air inertes ou réactives dans toute la masse fondue. Il est également possible d'utiliser un système de filtration, tel qu'un filtre à lit ou un filtre en mousse céramique.

Dans de nombreux cas, les équipements de traitement ne parviennent pas à éliminer complètement les inclusions comprises entre 1 et 40 μm, et dispersent parfois des particules pouvant atteindre 200 μm, en particulier des inclusions liquides. De plus, il est possible qu’un composite mousse liquide/gaz se forme dans la chambre de dégazage. En raison de leur petite taille et de leur faible différence de densité effective par rapport au métal en fusion, ces particules ont du mal à se déposer pendant le temps de séjour normal du métal en fusion au cours du processus de transfert. Dans de nombreux cas, la durée de vie du filtre est déterminée par le moment où la poussière entrante provoque un colmatage. Cela est particulièrement vrai pour les filtres fins, dont le mode de fonctionnement principal repose sur la filtration par gâteau plutôt que sur la rétention en profondeur. De plus, il est bien connu que dans certaines conditions d’écoulement, comme dans une chambre de dégazage, les particules présentes dans l’aluminium liquide ont tendance à s’agglomérer.

Le métal en fusion est généralement acheminé depuis un four de maintien vers une installation de traitement de la fonte, telle que des machines de dégazage, des filtres et des machines de coulée, en passant par une cuve de lavage ouverte présentant généralement une section rectangulaire ou un fond incurvé.

Le débit de l'aluminium (et de ses alliages) varie généralement entre 100 et 500 kg/min, en fonction du diamètre hydraulique moyen du réservoir, ce qui donne un nombre de Reynolds local compris entre 10³ et 10⁴.

On sait bien que les particules d'inclusion présentes dans l'écoulement de liquide interagissent avec celui-ci, ce qui les amène à se déplacer avec le champ d'écoulement ou à traverser celui-ci de temps à autre, en fonction de la force résultante qui s'exerce sur elles.

On considère généralement qu'un nombre de Reynolds compris entre 10³ et 10⁴ donne lieu à une structure d'écoulement complexe (écoulement de transition). Pour obtenir un écoulement entièrement laminaire, le nombre de Reynolds doit être ramené en dessous de 10³, tandis que pour un écoulement entièrement turbulent, il doit dépasser 10⁴.

AdTech propose une goulotte réfractaire permettant de contrôler l'écoulement du métal en fusion le long de la cuve, afin de réduire les inclusions et d'optimiser la capture, l'agglomération et la précipitation des particules d'inclusions indésirables.