Le filtre à mousse pour métal en fusion permet d'éliminer les impuretés non métalliques lors du processus de moulage des métaux.
La présence d'impuretés non métalliques qui pénètrent dans la masse fondue tout au long du processus de fusion et de coulée du métal liquide nuit à la qualité du métal fondu. Ce phénomène est bien connu des sidérurgistes, des fondeurs et des métallurgistes.
Dans leur grande majorité, les inclusions non métalliques sont des oxydes réfractaires dont le point de fusion dépasse la température de fusion de l'acier. Il s'agit principalement d'oxydes de magnésium, de calcium, d'aluminium et de silicium, qui font partie des scories et du matériau de revêtement. Une part importante des inclusions non métalliques se forme dans la masse fondue à la suite de la désoxydation de l'acier. La solubilité des oxydes dans le fer pur est négligeable, voire inexistante.
Les inclusions non métalliques se présentent le plus souvent sous forme de particules solides et compactes. Les films d’oxyde présents dans la masse fondue sont à l’état liquide, mais leur viscosité est nettement supérieure à celle du métal en fusion. La teneur en ces impuretés peut être considérablement réduite. Pour ce faire, toute une série de mesures peut être mise en œuvre, notamment une séparation des scories de haute qualité, la réduction de l'érosion du revêtement des unités de fabrication d'acier, des cuves d'acier, des poches de coulée et des poches intermédiaires, le soufflage du bain de fusion avec des gaz inertes, ainsi que la filtration des métaux à l'aide de diverses options et méthodes de filtration.
Étant donné que la taille des inclusions non métalliques varie considérablement – allant de quelques fractions de micron à plusieurs dizaines de millimètres –, le degré de purification du métal et, par conséquent, sa qualité dépendent des méthodes de purification utilisées lors de sa production.
Les oxydes et les bulles de gaz, dont la densité est plusieurs fois inférieure à celle de la fonte liquide, peuvent, dans certaines conditions décrites par des lois physiques bien connues, remonter entièrement à la surface du bain de fusion. Cependant, il est pratiquement impossible que ces conditions soient réunies. En particulier, avec l'augmentation du temps de séjour du métal en fusion dans les unités de fabrication de l'acier et la diminution de sa viscosité, l'usure du revêtement s'accentue et il se produit une saturation secondaire du métal liquide par des inclusions non métalliques. Un traitement intensif du bain de fusion à l’aide d’un gaz inerte permet d’éliminer au maximum 15% d’inclusions non métalliques, tandis que la plupart des particules de taille inférieure à 50 microns restent dans le métal liquide.
Nous aimerions nous attarder sur la méthode la plus délicate consistant à purification des métaux, lorsque la saturation de la masse fondue en impuretés non métalliques est inévitable. Cette méthode consiste à filtrer le métal à l'aide d'un filtre à mousse pour métal fondu et permet d'éliminer la quasi-totalité des inclusions non métalliques et des bulles de gaz présentes.
Les filtres sont constitués d'une mousse céramique en vrac, fabriquée à partir de matériaux hautement réfractaires, présentant un nombre donné de pores et une surface spécifique.
Le mécanisme de nettoyage de la masse fondue à l'aide de filtres en mousse céramique est assez complexe et mal compris ; néanmoins, l'efficacité de ce procédé de nettoyage peut être qualifiée d'unique. Cela est confirmé par les ouvriers de fonderie qui parviennent à utiliser des matériaux similaires de fabrication étrangère pour produire des pièces moulées de haute qualité.
En fonction du filtre à mousse pour métal en fusion et de sa configuration, il est possible de procéder à un dégazage à la fois complet et sélectif de la masse fondue. Lorsqu’un métal contaminé traverse un filtre, un champ électromagnétique (EMF) est induit à l’intérieur de la base en céramique ; celui-ci peut être contrôlé par la phase et la composition chimique, ainsi que par la surface spécifique de la céramique et le débit du métal. Lorsqu’il traverse un filtre en céramique, le flux de métal liquide, en plus d’être purifié, est davantage homogénéisé. Cela influe bien sûr sur la qualité de la pièce moulée.
L'expérience acquise à l'échelle mondiale en matière d'utilisation de filtres en mousse céramique pour le nettoyage des métaux à bas point de fusion, ainsi que pour la filtration de l'acier par moulage de précision selon la technique du moulage à cire perdue, associée à des améliorations structurelles appropriées, vous permettra de nettoyer des volumes de métal liquide bien plus importants.
À mesure que les filtres s'encrassent à un niveau donné, le métal remonte vers le niveau suivant de filtres, qui peut présenter une structure et un nombre de trous différents. Le niveau supérieur des orifices de la cloison ne comporte pas de filtres. Ainsi, lors de la coulée du métal en fonction de son niveau, il est possible de contrôler la qualité des lingots en termes de teneur en inclusions non métalliques. Il est possible d’installer des filtres “ grossiers ” et “ fins ” dans les ouvertures de la cloison.
Actuellement, en collaboration avec plusieurs entreprises métallurgiques, des travaux préparatoires sont menés afin de tester cette méthode de purification du métal liquide des inclusions non métalliques et d'évaluer les compositions et les paramètres des filtres céramiques.