Filtres pour métaux en fusion utilisés dans l'industrie métallurgique

Filtres pour métaux en fusion destinés à l'industrie métallurgique

La céramique alvéolaire est un type de matériau poreux. Il s'agit d'un produit céramique poreux de troisième génération, développé après les céramiques poreuses classiques de première génération et les céramiques poreuses en nid d'abeille de deuxième génération. La taille de ses pores varie du nanomètre au micromètre ; il présente une structure réticulaire tridimensionnelle et une porosité élevée, pouvant atteindre 90%. Les filtres pour métaux en fusion destinés à l’industrie métallurgique présentent les avantages suivants : légèreté, porosité élevée, grande surface spécifique, résistance aux chocs thermiques, résistance à la corrosion, résistance aux hautes températures, longue durée de vie et bonne capacité d’adsorption.

Le développement de la troisième génération de matériaux céramiques alvéolaires a débuté dans les années 1970. En tant que nouveau type de matériau filtrant inorganique non métallique, il utilise principalement de la poudre de minerai brut, du kaolin ou des résidus de l'industrie céramique, des cendres volantes, de la gangue de charbon et des résidus de marbre. Ces matières premières, ainsi que des scories et d’autres matériaux inorganiques, sont mélangées à une certaine proportion d’agent moussant, de co-solvant, etc., afin de former une boue céramique à base d’eau, qui est ensuite immergée dans de la mousse plastique pour former un revêtement céramique, puis cuite. En fonction du métal liquide à filtrer, les matériaux couramment utilisés sont le carbure de silicium, l’alumine, la zircone, la magnésie, etc.

À l'heure actuelle, les céramiques alvéolaires sont largement utilisées dans de nombreux domaines. Outre la purification des métaux en fusion dans l'industrie métallurgique, elles sont également utilisées dans les matériaux d'isolation thermique, comme supports de catalyseurs chimiques et dans d'autres domaines d'application.

Filtres pour métaux en fusion destinés à l'industrie métallurgique

Le filtre en céramique alvéolée Il est principalement utilisé dans le processus de coulée pour purifier l'alliage de coulée liquide et réduire, voire éliminer, diverses inclusions non métalliques ainsi que les problèmes d'échappement survenant lors de la coulée. En raison de défauts liés à la coulée, tels que les inclusions non métalliques, la proportion de rebuts de coulée par rapport au nombre total de rebuts atteint 50%-60%. Alors que divers coûts augmentent, on peut s’attendre à ce que le rejet de ces déchets excédentaires nuise à l’environnement extérieur ; de plus, les défauts d’inclusion non seulement réduisent considérablement les propriétés mécaniques et les performances de la pièce moulée, mais ont également un effet néfaste sur l’usinage et l’aspect de celle-ci.

Pour résoudre ce problème, on a d’abord utilisé des treillis métalliques, des plaques d’acier perforées, etc., afin de fabriquer des filtres simples insérés dans le système de coulée pour éliminer les inclusions ; puis on est passé à des structures bidimensionnelles telles que les fibres de silicate en forme d’épingles et les fibres de nitrure de bore. Aujourd’hui, les filtres en céramique alvéolaire utilisent la taille de leurs pores pour intercepter mécaniquement les grosses particules d’oxydes mixtes et le gâteau de filtration pour retenir les petites particules d’oxydes mixtes. Grâce à leurs capacités d’adsorption et de rectification, la gamme de filtres en céramique alvéolaire a considérablement amélioré le rendement des pièces moulées. Par exemple, après la mise en place du filtre en céramique alvéolaire à l’usine de fonderie n° 2 de Dongfeng, le taux de production est passé de 65,31 TP3T à 71,51 TP3T, et 61 TP3T de fonte ont été économisés rien que sur le poids des masselottes. La dureté des pièces moulées filtrées s’est également considérablement améliorée, ce qui prolonge la durée de vie des outils de coupe.

Les filtres en céramique expansée utilisent généralement de la mousse de polyuréthane comme support, immergée dans une boue céramique composée d’agrégats réfractaires, d’agents de frittage, de liants, d’autres poudres fines et d’eau ; l’excès de pâte est ensuite essoré, laissant la couche de matériau céramique enrobant les fibres de mousse. Ce matériau est ensuite séché, cuit et fritté à haute température, ce qui donne finalement un produit céramique de type mousse. En raison des différentes températures de coulée des alliages, il convient de choisir des filtres en céramique expansée contenant des matériaux réfractaires pour les pièces moulées. Au cours des dernières décennies, des filtres en céramique expansée composés de divers matériaux ont été développés, en fonction des performances des alliages de différents matériaux, tant en France qu’à l’étranger.