Équipements de dégazage

L'équipement de dégazage est situé sur la ligne reliant le four à la station de coulée ; son rôle est d'éliminer les impuretés contenues dans l'aluminium fondu et ses alliages qui nuisent à sa qualité et à ses propriétés mécaniques. Il remplit une double fonction : traitement et chauffage. Le procédé de traitement retenu repose sur le principe de la flottation par gaz : du gaz de traitement est injecté et dispersé uniformément, et de minuscules bulles remontent dans le bain fondu. L’hydrogène est absorbé par les bulles et éliminé. Le métal alcalin réagit chimiquement avec le chlore gazeux, et les inclusions sont empêchées d’être piégées par les bulles. Les plus grosses entrent en collision et les plus petites sont interceptées en ligne droite. Elles remontent ensuite à la surface du bain fondu pour former des scories.

La buse rotative d'un équipement de dégazage joue un rôle important dans l'affinage et la dispersion des bulles dans l'aluminium en fusion pendant la rotation, mais elle provoque également la rotation de la surface du bain. À mesure que la vitesse de la buse continue d’augmenter, une zone de dépression se forme au centre de l’aluminium fondu, ce qui intensifie l’absorption d’hydrogène, l’oxydation et la formation d’inclusions de scories dans l’aluminium fondu. Les ailettes de la buse exercent non seulement un effet d’agitation horizontale sur l’aluminium fondu, mais elles font également remonter le mélange gaz-liquide. L’effet de pulvérisation intensifie le brassage de l’aluminium fondu. En raison de l’action mécanique des pales sur la buse en rotation, l’aluminium fondu se trouve dans un état turbulent, et la force centrifuge le fait se déplacer radialement dans la buse, tandis que le gaz est pulvérisé dans l’aluminium fondu avec le flux de celui-ci.

Lorsque la vitesse de la buse de l'équipement de dégazage en ligne est faible, celle-ci n'exerce qu'un faible effet d'agitation sur l'aluminium fondu ; la turbulence de l'aluminium fondu est faible et l'effet de fragmentation mécanique exercé par la pale sur le gaz est limité, ce qui se traduit par des bulles de plus grande taille ; lorsque la vitesse est élevée, la turbulence de l'aluminium fondu est importante. L'intensité de l'écoulement augmente, la pale exerce un effet de fragmentation mécanique important sur le gaz, et la force centrifuge subie par l'aluminium en fusion est élevée. Les bulles se dispersent loin avec l'aluminium liquide, la probabilité de leur agglomération est faible, et leur taille est réduite. Par conséquent, compte tenu de l’effet de la vitesse de rotation sur l’affinage des bulles et de l’interférence avec l’aluminium fondu, la vitesse de rotation de la buse doit être d’environ 250 tr/min en production réelle.

Les ailettes de la buse jouent un rôle important dans l'efficacité de élimination de l'hydrogène. Il peut entrer en collision avec les bulles et les briser afin de réduire leur taille. Parallèlement, il utilise la force centrifuge pour disperser les bulles et les répartir uniformément, ce qui réduit le risque de fusion des bulles et améliore l'efficacité de l'élimination de l'hydrogène.

Le débit de gaz est un paramètre important pour le dégazage de l'hydrogène de l'aluminium fondu. Pour obtenir un certain effet d'élimination de l'hydrogène dans un bain de fusion d'une capacité d'environ 60 t, la vitesse d'injection de gaz doit être suffisante. Plus le débit de gaz est élevé, plus l'efficacité de l'élimination de l'hydrogène est grande. Cependant, le débit d’air ne peut pas être augmenté indéfiniment, et l’alimentation en air peut être réglée dans une plage comprise entre 1,5 et 6,5 m³/h. Si le débit d’air est trop important, il y a un excès de bulles dans la chambre de réaction. Relativement parlant, une partie de l’aluminium fondu à traiter se transforme en gaz, ce qui réduit le temps de contact avec le liquide. Par ailleurs, lorsque le débit d’air est trop important, la convection vers le haut et vers le bas de l’aluminium fondu s’intensifie, ce qui entraîne la formation de bulles dans la masse d’aluminium fondu. Le temps de séjour dans la cuve est alors considérablement réduit, ce qui diminue l’efficacité de l’élimination de l’hydrogène.

C'est pourquoi, en production réelle, afin de réduire l'influence de la convection vers le haut et vers le bas et d'améliorer le taux d'utilisation du gaz, il convient d'éviter autant que possible un débit de gaz excessif. Il est difficile d'améliorer l'efficacité du dégazage en augmentant uniquement le débit de gaz. Le débit de gaz doit être régulé de manière à ce que le niveau d’aluminium fondu ne bascule pas. D’après des essais sur site, pour l’alliage 6061, le débit de gaz est compris entre 4 et 4,5 m³/h lorsque le taux de dégazage dépasse 50% et que l’aluminium fondu ne bascule pas.

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