La fiabilité des rotors à haute température et en fonctionnement continu prolongé devient un nouvel enjeu dans la fusion de l'aluminium.

Alors que les lignes de production d'aluminium mondiales continuent de se déplacer verstempératures plus élevées, production continue plus longue et moins d'arrêts pour maintenance, garantir la stabilité et la fiabilité des rotors de dégazage du graphite dans des conditions difficiles est devenu une préoccupation majeure pour les usines de fusion d'aluminium.

Récemment, un fournisseur de solutions de traitement de surface et de revêtement a lancé une solution de fiabilité spécialement conçue pour les rotors de dégazage en graphite fonctionnant à haute température et pendant de longues durées. Déjà mise en œuvre dans plusieurs usines d'aluminium, cette solution suscite un vif intérêt.

1. Haute température + cycles longs

Avec la modernisation des produits en alliage d'aluminium et l'automatisation croissante, la durée d'un cycle de nombreuses lignes de fusion et de coulée a considérablement augmenté. Il est désormais courant d'immerger les rotors dans l'aluminium en fusion à700 à 750 °C, voire plus.pendant de longues périodes, tout en rotation continue.

Dans ces conditions, les rotors en graphite conventionnels sont sujets à :

• Oxydation accélérée à haute température, provoquant un rugosissement et un écaillage rapides de la surface ;

• Fissures, voire ruptures, dues à la combinaison d'un choc thermique et d'une contrainte mécanique ;

• Décollement et écaillage du revêtement causés par une différence de dilatation thermique entre le revêtement et le graphite ;

• On observe une baisse notable de l'efficacité du dégazage au fil du temps, ce qui entraîne une augmentation des défauts de porosité.

2. Du matériau au revêtement

Pour les conditions de fonctionnement à haute température et de longue durée, la nouvelle solution estpasIl ne s’agit pas simplement d’« ajouter une couche de revêtement » sur des rotors existants. En réalité, cette méthode optimise l’ensemble du système, depuis le choix du substrat en graphite et la structure du rotor jusqu’au système de revêtement et au contrôle du processus.

• Sélection affinée du substrat en graphite
  En contrôlant la densité du graphite, la structure des pores et les propriétés anisotropes, la solution réduit les concentrations de contraintes internes et les voies d'oxydation, jetant ainsi les bases d'une performance durable à haute température.

• Structure du rotor conçue pour la fiabilité
  La turbine, les canaux d'écoulement et les sections de transition sont structurellement optimisés pour éliminer les angles vifs et les sections transversales fragiles dans les zones de fortes contraintes, améliorant ainsi la résistance aux chocs thermiques.

• Revêtements haute température selon une philosophie d’« harmonie »
  On utilise des systèmes de revêtement composites dont les coefficients de dilatation thermique sont proches de celui du graphite. Ces systèmes offrent non seulement une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion, mais réduisent également les fissures et le décollement dus aux différences de dilatation thermique.

• Le contrôle du processus était axé sur des couches « denses et uniformes ».
  Grâce à un prétraitement en plusieurs étapes et à des procédés de revêtement contrôlés, la solution améliore la densité et l'adhérence du revêtement, empêchant ainsi l'exposition précoce du substrat en graphite sous l'effet d'un flux rotationnel et d'une érosion à long terme.

3. Résultats sur le terrain

Dans les usines de fusion d'aluminium qui ont adopté la nouvellerotors de dégazage en graphite, les résultats obtenus dans des conditions de processus comparables comprennent :

• Durée de vie nettement prolongée par rotor, avec moins de remplacements de rotors ;

• Performances de dégazage plus stables, avec moins de plaintes concernant la porosité et les inclusions lors des longues campagnes de coulée ;

• Réduction des temps d'arrêt pour maintenance, ce qui entraîne une augmentation du temps de fonctionnement global et de la productivité de la ligne ;

• Une diminution marquée des incidents soudains causés par la rupture du rotor ou le décollement du revêtement.

Il est prévisible que celui qui parviendra le premier à résoudre les problèmes de fiabilité des rotors de dégazage du graphite en fonctionnement à haute température et de longue durée bénéficiera d'une longueur d'avance lors de la prochaine phase de modernisation des procédés de fusion de l'aluminium. Autour de la question de la « gestion des procédés difficiles », le déploiement technique et produit est devenu un nouveau champ de bataille où l'industrie de l'aluminium et les fournisseurs de rotors intensifient leurs efforts.