La production de creusets en graphite a considérablement évolué avec l'avènement de la technologie de pressage isostatique, la plaçant ainsi au rang de technique la plus avancée au monde. Comparé aux méthodes de compactage traditionnelles, le pressage isostatique permet d'obtenir des creusets à la texture uniforme, à la densité plus élevée, à l'efficacité énergétique accrue et à la résistance supérieure à l'oxydation. L'application d'une pression élevée lors du moulage améliore considérablement la texture du creuset, réduisant ainsi la porosité et augmentant ainsi la conductivité thermique et la résistance à la corrosion, comme illustré à la figure 1. Dans un environnement isostatique, chaque partie du creuset subit une pression de moulage uniforme, garantissant ainsi l'homogénéité du matériau. Cette méthode, illustrée à la figure 2, surpasse le procédé de compactage traditionnel et améliore considérablement les performances du creuset.
1. Énoncé du problème
Une préoccupation se pose concernant un four à creuset à fil résistif isolant en alliage d'aluminium utilisant des creusets en graphite damé, dont la durée de vie est d'environ 45 jours. Après seulement 20 jours d'utilisation, on observe une baisse notable de la conductivité thermique, accompagnée de microfissures sur la surface extérieure du creuset. En fin d'utilisation, une forte baisse de conductivité thermique est constatée, rendant le creuset quasiment non conducteur. De plus, de multiples fissures de surface apparaissent et une décoloration du sommet du creuset due à l'oxydation se produit.
Lors de l'inspection du four à creuset, comme illustré à la figure 3, on constate que la base est composée de briques réfractaires empilées, l'élément chauffant inférieur du fil résistif étant situé à 100 mm au-dessus de la base. Le sommet du creuset est scellé par des couvertures en fibres d'amiante, placées à environ 50 mm du bord extérieur, ce qui révèle une abrasion importante sur le bord intérieur du sommet.
2. Nouvelles améliorations technologiques
Amélioration 1 : Adoption d'un creuset en argile et graphite pressé isostatique (avec vernis résistant à l'oxydation à basse température)
L'utilisation de ce creuset améliore considérablement son application dans les fours d'isolation en alliage d'aluminium, notamment en termes de résistance à l'oxydation. Les creusets en graphite s'oxydent généralement à des températures supérieures à 400 °C, tandis que la température d'isolation des fours en alliage d'aluminium varie entre 650 et 700 °C. Les creusets dotés d'un émail résistant à l'oxydation à basse température ralentissent efficacement le processus d'oxydation à des températures supérieures à 600 °C, garantissant ainsi une excellente conductivité thermique prolongée. De plus, ils préviennent la perte de résistance due à l'oxydation, prolongeant ainsi la durée de vie du creuset.
Amélioration 2 : Base du four utilisant du graphite du même matériau que le creuset
Comme illustré à la figure 4, l'utilisation d'une base en graphite, fabriquée dans le même matériau que le creuset, assure un chauffage uniforme du fond du creuset pendant le processus de chauffage. Cela atténue les gradients de température causés par un chauffage irrégulier et réduit le risque de fissures. La base en graphite dédiée assure également un support stable du creuset, s'alignant parfaitement avec son fond et minimisant les fractures dues aux contraintes.
Amélioration 3 : Améliorations structurelles locales du four (figure 4)
- Bord intérieur amélioré du couvercle du four, empêchant efficacement l'usure du dessus du creuset et améliorant considérablement l'étanchéité du four.
- Assurez-vous que le fil de résistance est au niveau du fond du creuset, garantissant ainsi un chauffage suffisant du fond.
- Minimiser l'impact des joints de couverture en fibres supérieures sur le chauffage du creuset, assurer un chauffage adéquat au sommet du creuset et réduire les effets de l'oxydation à basse température.
Amélioration 4 : Affiner les processus d'utilisation du creuset
Avant utilisation, préchauffer le creuset dans le four à une température inférieure à 200 °C pendant 1 à 2 heures afin d'éliminer l'humidité. Après le préchauffage, augmenter rapidement la température à 850-900 °C, en minimisant le temps de maintien entre 300 et 600 °C afin de réduire l'oxydation dans cette plage de température. Abaisser ensuite la température à la température de fonctionnement et introduire l'aluminium liquide pour un fonctionnement normal.
En raison de l'effet corrosif des agents d'affinage sur les creusets, il est important de respecter les protocoles d'utilisation. Un décrassage régulier est essentiel et doit être effectué lorsque le creuset est chaud, car son nettoyage devient alors difficile. Une surveillance attentive de la conductivité thermique du creuset et de l'apparition de signes de vieillissement sur ses parois est cruciale en fin d'utilisation. Des remplacements réguliers doivent être effectués afin d'éviter toute perte d'énergie inutile et toute fuite d'aluminium liquide.
3. Résultats d'amélioration
La durée de vie prolongée du creuset amélioré est remarquable, maintenant la conductivité thermique pendant de longues périodes, sans aucune fissuration de surface observée. Les retours des utilisateurs indiquent une amélioration des performances, réduisant non seulement les coûts de production, mais aussi améliorant significativement l'efficacité de la production.
4. Conclusion
- Les creusets en argile et graphite pressés isostatiques surpassent les creusets traditionnels en termes de performances.
- La structure du four doit correspondre à la taille et à la structure du creuset pour des performances optimales.
- Une utilisation appropriée du creuset prolonge considérablement sa durée de vie, contrôlant ainsi efficacement les coûts de production.
Grâce à une recherche minutieuse et à l'optimisation de la technologie des fours à creuset, les performances et la durée de vie améliorées contribuent de manière substantielle à une efficacité de production accrue et à des économies de coûts.
Date de publication : 24 décembre 2023