Utilisation de filtres en mousse céramique à pores ouverts dans les fonderies d'aluminium

Filtres en mousse céramique à pores ouverts

Les filtres en mousse céramique à pores ouverts destinés aux ateliers de coulée d’aluminium ont été mis au point au début des années 1970, la première application commerciale de cette technologie remontant à 1974 pour la production de lingots destinés au laminage en tôles et en plaques. Les filtres en mousse céramique à pores ouverts sont des filtres monolithiques, à usage unique ou jetables, utilisés pour une seule coulée. La taille des pores du filtre varie de 4 à 28 pores par cm (10 à 70 pores par pouce linéaire), ce qui correspond à des pores d’un diamètre d’environ 0,036 à 0,26 cm. Filtres en mousse céramique sont généralement fabriqués dans des dimensions carrées allant de 22,86 cm × 22,86 cm × 5,08 cm (9 pouces × 9 pouces × 2 pouces) à 66,04 cm × 66,04 cm × 5,08 cm (26 pouces × 26 pouces × 2 pouces).

Sur le bord biseauté, un joint en papier fibreux est fixé afin d'exercer une pression latérale permettant de maintenir le filtre en place dans la cuvette et d'empêcher tout contournement métallique au niveau du bord du filtre. Le matériau du joint en fibre a généralement une épaisseur comprise entre environ 0,317 cm et 0,476 cm (⅛ à 3/16″) et est généralement constitué de fibres de silicate. De la vermiculite est souvent ajoutée au matériau du joint ; celle-ci se dilate lors du chauffage afin d’augmenter la pression exercée par le joint. La durée d’utilisation typique dans l’aluminium fondu est de 30 à 120 minutes.

La production de lingots et de billettes d'aluminium destinés à la fabrication de produits en aluminium de haute qualité exige que l'aluminium fondu soit relativement exempt d'inclusions telles que des impuretés solides insolubles ou des impuretés liquides non miscibles. Cela permet de garantir que les lingots ou les billettes, après transformation en aval, répondront aux exigences strictes imposées aux produits de haute qualité, tels que les matériaux d’emballage rigides et souples, les produits aérospatiaux (extrusions, tôles, plaques, pièces forgées), les produits lithographiques, les tubes de condenseurs automobiles et les garnitures brillantes. Au cours de la production de l’aluminium fondu, des impuretés insolubles ou des inclusions se forment tout au long des processus de réduction, de maintien en cuve, d’alliage et de coulée.

Dans le procédé de réduction électrolytique primaire, l'alumine non dissoute, les carbures d'aluminium, le fluorure d'aluminium et de sodium provenant du bain électrolytique, ainsi que les couches d'alumine γ sont entraînés sous forme d'impuretés et d'inclusions. Au cours des étapes de maintien en four et d’alliage, de la spinette d’aluminate de magnésium, de la magnésie, des couches d’alumine γ et des matériaux réfractaires du four sont générés sous forme d’inclusions ou d’impuretés. Lors du transfert du métal pendant la coulée, des sels de chlorure, des agrégats de borure de titane, des particules de matériaux réfractaires érodés et des couches d’alumine γ sont générés sous forme d’impuretés ou d’inclusions.

Il est souhaitable d'éliminer les inclusions lors de la dernière étape de traitement avant que l'aluminium fondu ne se solidifie en lingot ou en billette, et ce par filtration. Cette opération est pratiquée depuis de nombreuses années dans l'industrie grâce à diverses technologies, notamment filtration par lit filtrant et filtration sur mousse céramique.