À la fin des années 1970, les États-Unis ont mis au point un filtre en mousse céramique (CFF) de type éponge, composé de matériaux tels que l'alumine et l'oxyde de chrome. Ce filtre céramique est non seulement performant en matière de purification, mais également facile à utiliser. La différence de pression initiale nécessaire au passage de la masse fondue n’est que de 100 à 150 mm, et une fois le passage effectué, il suffit de maintenir une différence de pression de 2 à 10 mm. Le principe de filtration et de purification par mousse céramique est identique à celui de la filtration par tubes céramiques ; il relève du mécanisme de filtration en profondeur et présente une porosité (80% à 90%) supérieure à celle des tubes céramiques. Il offre donc un débit élevé et convient à la filtration et à la purification dans les processus de coulée continue et de laminage continu. La filtration à l’aide de plaques filtrantes en mousse céramique est actuellement la méthode la plus efficace pour éliminer les inclusions dans la masse d’aluminium fondu.
Ces dernières années, de nouvelles technologies de purification de l’aluminium fondu ont également été étudiées, tant en Chine qu’à l’étranger, telles que le traitement dynamique sous vide, la purification par dégazage continu par ultrasons et les filtres en céramique de corindon, qui ont donné de bons résultats ; toutefois, ces procédés sont plus complexes et coûteux, ce qui rend difficile leur généralisation à grande échelle dans l’industrie. Les filtres métalliques et les filtres en tissu fibreux utilisés par les clients du segment bas de gamme ne permettent d’éliminer que les grosses inclusions présentes dans la masse fondue d’alliage d’aluminium, mais ne peuvent pas éliminer les inclusions inférieures au micron ; de plus, les filtres métalliques risquent également de contaminer l’alliage d’aluminium. L’utilisation de filtre en céramique alvéolée Cette plaque permet d'éliminer les petites inclusions et d'améliorer considérablement les propriétés mécaniques et l'aspect du produit.
Avantages de la plaque filtrante en mousse céramique
La plaque filtrante éliminant les petites inclusions, le nombre de noyaux cristallins efficaces dans l'aluminium fondu est réduit. En conséquence, les noyaux cristallins se développent dans des conditions de surrefroidissement important, le temps de solidification est raccourci et la structure est affinée ; la teneur en hydrogène de l'aluminium fondu est réduite. Les atomes d’hydrogène peuvent être adsorbés sur certaines inclusions oxydées, et ces dernières peuvent devenir le noyau de croissance des bulles ; ainsi, les inclusions sont filtrées et le gaz qui s’y trouve est également éliminé. Grâce à l’adsorption, la teneur en éléments nocifs (sodium et potassium) dans l’aluminium liquide peut être réduite. En fonction des différentes exigences des clients ou des conditions environnementales sur site, le choix d’une plaque filtrante adaptée pour garantir la qualité du produit permet de contrôler efficacement les inclusions de scories.
L'élimination des scories à l'extérieur du four est principalement assurée par une plaque filtrante en céramique, dotée d'un réseau multicouche et de trous traversants multidimensionnels, ces trous communiquant entre eux. Pendant la filtration, l’aluminium en fusion entraîne les inclusions le long des canaux sinueux et des pores, et celles-ci sont directement interceptées, adsorbées et déposées lorsqu’elles entrent en contact avec la structure alvéolaire de la plaque filtrante. Lorsque la masse fondue s’écoule dans les trous, le canal de la plaque filtrante présente une courbure. Le métal en fusion s'écoulant dans le canal change de direction, et les inclusions qu'il contient entrent en collision avec la paroi du trou et adhèrent fermement à celle-ci.
Utilisation de la plaque filtrante CFF
La plaque filtrante en céramique alvéolée est installée dans le Boîtier de filtre CFF entre l'orifice du four et la plaque de dérivation. Plus le caisson de filtration est proche de la plaque de dérivation, mieux c'est. En effet, cela permet de raccourcir la distance parcourue par l'aluminium en fusion après filtration, ce qui réduit, voire évite, la reformation d'oxydes. L'aluminium liquide s'écoule de l'embouchure du four à travers le caisson de filtration, puis s'introduit dans la plaque de distribution par la rainure d'écoulement. Lorsque le dispositif de filtration est mis en marche, la différence de niveau avant et après la filtration de la masse fondue est d'environ 30 mm. Au fur et à mesure que la durée de filtration s’allonge, les inclusions à la surface de la plaque filtrante et sur la paroi de l’orifice s’accumulent, le débit de filtration diminue et la différence de niveau avant et arrière augmente ; celle-ci atteint 50 à 100 mm à la fin de la coulée.
L'efficacité de filtration de la plaque filtrante est principalement déterminée par sa taille et sa porosité. Plus la porosité de la plaque filtrante est élevée, moins l'élimination des scories est efficace. Pour les produits en aluminium soumis à des exigences très strictes, il convient de choisir une plaque filtrante à faible porosité. L'efficacité de filtration augmente avec l'augmentation de la taille des particules et de l'épaisseur de la couche filtrante, et diminue avec la diminution de la taille des pores du filtre et du débit de l'aluminium liquide.
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