Affinage et dégazage de l'aluminium fondu

Le dégazage lors de l'affinage de l'aluminium fondu revêt une grande importance dans l'industrie de la fonderie d'aluminium. De nombreux facteurs influent sur la qualité de l'aluminium et de ses alliages. Parmi ceux-ci, la teneur en hydrogène, les inclusions et la concentration en métaux alcalins de l'aluminium fondu constituent les facteurs les plus importants. De nombreuses recherches sont menées sur les moyens de réduire la teneur en hydrogène et en inclusions de l'aluminium fondu, et de nombreux nouveaux procédés et techniques d'affinage de l'aluminium fondu ont été mis au point. équipement de dégazage ont fait leur apparition sur le marché.

Affinage et dégazage de l'aluminium fondu

Le processus de dégazage en ligne peut être globalement divisé en trois catégories : les méthodes de soufflage de gaz, les méthodes d'affinage sous vide et les méthodes d'affinage par ultrasons. Cet article se concentre sur la méthode de soufflage de gaz.

Principe de la méthode d'injection de gaz

La méthode d'injection de gaz, également appelée « méthode du flotteur ». Elle consiste principalement à former de nombreuses petites bulles après avoir injecté un gaz inerte dans l'aluminium en fusion. La pression initiale de l'hydrogène dans la bulle est nulle, et il existe une différence de pression d'hydrogène à l'interface entre la bulle et l'aluminium en fusion, ce qui fait que l'hydrogène dissous dans l'aluminium en fusion est continuellement aspiré dans la bulle. Ce processus s'arrête lorsque la pression de l'hydrogène dans les bulles s'équilibre avec celle du milieu. Une fois que les bulles remontent à la surface du liquide, l'hydrogène qu'elles contiennent s'échappe et se disperse dans l'atmosphère.

De plus, les bulles entrent en contact avec les inclusions d'oxyde présentes dans la masse fondue. Elles adsorbent ces inclusions à leur surface. La remontée des bulles permet d'évacuer l'hydrogène gazeux et les inclusions d'oxyde, ce qui permet d'obtenir un effet de dégazage et un effet d'affinage.

Méthode d'injection de gaz inerte

Dans le procédé de soufflage de gaz, la méthode utilisée pour acheminer le gaz inerte vers l'aluminium en fusion a une grande influence sur l'efficacité du dégazage et de l'affinage. À l'heure actuelle, trois méthodes sont couramment utilisées dans les fonderies d'aluminium en fusion : le tuyau de dégazage, la brique respirante et le dégazage rotatif.

La méthode la plus simple parmi les techniques de soufflage de gaz consiste à insérer un tube de raffinage dans l'aluminium en fusion, puis à y faire passer un gaz inerte. Cette méthode de dégazage à tube unique et à orifice unique présente une efficacité de dégazage médiocre. Certaines fonderies installent également des briques perméables au fond du four. Le gaz inerte traverse ces briques perméables pour former des bulles multicanaux. Par rapport à la méthode de soufflage à orifice unique, la méthode de soufflage par pores offre un effet de dégazage et d’affinage légèrement supérieur. Cependant, dans la pratique, les briques perméables à l’air présentent les inconvénients suivants : encrassement facile, fuites d’aluminium liquide, difficulté d’entretien et de réparation, forte agitation de la surface du bain de fusion et formation accrue de scories.

Au fur et à mesure que la recherche s'est approfondie, la méthode de dégazage rotatif a vu le jour. Le principe de base consiste à injecter un gaz inerte dans l'aluminium en fusion à l'aide d'un rotor en rotation afin de former un grand nombre de bulles dispersées, ce qui permet d'effectuer le processus de dégazage et d'affinage. Afin d’améliorer l’efficacité du dégazage, le nombre de bulles de gaz inerte doit être aussi élevé que possible. Le diamètre des bulles de gaz inerte doit être faible, leur temps de séjour doit être long et la surface de l’aluminium fondu doit être aussi stable que possible.

Dégazeur pour aluminium liquide

D'après des statistiques incomplètes, 99% des dégazeurs en ligne actuellement disponibles sur le marché sont des dégazeurs rotatifs de type caisson. Le dégazeur de type caisson offre une grande efficacité en matière de dégazage et d'affinage, et son système de chauffage permet de réduire les pertes thermiques lors de la coulée. Le dégazeur de type caisson dégazeur rotatif augmente la durée de séjour des bulles, améliorant ainsi l'effet de dégazage et d'affinage.

L'aluminium fondu s'écoule dans la cuve de dégazage, où il repose sur le revêtement réfractaire. La cuve est équipée d'un dispositif de chauffage, ce qui permet à l'aluminium fondu de rester à l'état liquide. L'injection de gaz inerte à travers le rotor en rotation génère de nombreuses bulles ; ces petites bulles se diffusent et remontent dans l'aluminium fondu afin d'éliminer l'hydrogène. Au cours de leur remontée, sous l’effet de la tension superficielle, les petites bulles entraînent les inclusions présentes à la surface du liquide. Parallèlement, l’agitation provoquée par le rotor permet d’uniformiser la composition de l’alliage dans l’aluminium fondu.