В современном процессе очистки алюминиевого расплава фильтрация расплава является последней стадией очистки перед литьем. До этого, благодаря печному рафинированию, отстаиванию, адсорбции на средних и мелких адсорбентах и т. д., хотя включения и газы, характерные для марок от 60% до 80%, уже были удалены, в расплаве все еще остаются более мелкие включения. Для получения высококачественной алюминиевой продукции эти мелкие включения необходимо собрать, адсорбировать и отделить. По сравнению с другими методами очистки метод фильтрации стал предпочтительным процессом для конечной очистки расплава алюминия благодаря низкому энергопотреблению, удобству эксплуатации, высокой эффективности удаления примесей и меньшему вторичному загрязнению.
Несколько распространенных типов фильтров для алюминиевой расплавы
Фильтр из стеклоткани и сетки: в основном основан на механическом улавливании и отделении включений, отличается простой конструкцией и низкой стоимостью, подходит для фильтрации крупных частиц. Однако эффективность фильтрации мелких включений очень низкая. Кроме того, такой фильтр обладает низкой термостойкостью, коротким сроком службы и нестабильной фильтрацией. Его можно использовать только один раз, поэтому он применяется в основном для первичной фильтрации расплава.
Фильтр с глубоким слоем наполнителя (DBF): В основном состоит из слоистых армированных шариков из оксида алюминия, уложенных с соблюдением определенного соотношения размеров частиц. Позволяет отфильтровывать включения размером более 10 мкм. Обладает высокой эффективностью фильтрации, большой пропускной способностью, длительным сроком службы и хорошей воспроизводимостью. Однако он характеризуется высокими затратами на замену, подвержен воздействию помех, коротких замыканий и десорбции включений и т. д., а также имеет слишком мелкий размер частиц фильтрующих шариков, что приводит к высокому капиллярному сопротивлению; поэтому DBF подходит для фильтрации расплава с высокими требованиями к производительности и большой пропускной способностью.
Трубчатый фильтр (BPF): изготавливается методом спекания со специальным связующим из оксида алюминия с размером частиц 2–5 мм. Фильтрация осуществляется главным образом за счет извилистых зазоров между частицами. Его преимуществами являются высокая термическая прочность, низкая поверхностная энергия, низкий начальный напор, высокая эффективность фильтрации (особенно частиц размером менее 20 мкм), большая пропускная способность, низкая общая стоимость, а также возможность промывки и непрерывного использования в течение более 20 дней.
Сотовый фильтр: изготавливается методом экструзии под давлением или прямой формовки с последующим спеканием. Обладает такими преимуществами, как высокая прочность, низкое сопротивление фильтрации, стабильная скорость потока расплава, простота замены и низкая стоимость. Недостатком является то, что из-за ограничений формовочной матрицы размер пор большой, и фильтрация в основном зависит от адсорбции включений стенками пор, в результате чего эффективность фильтрации низкая.
Керамический пенопластовый фильтр (CFF) в настоящее время является наиболее широко используемым фильтром для фильтрации расплава алюминия. Его преимуществами являются высокая пористость, высокая эффективность фильтрации, удобство замены, низкая стоимость и высокая адаптивность. Он способен отфильтровывать твердые включения и отделять некоторые жидкие включения. Недостатками являются низкая термостойкость, короткий срок службы (в основном одноразовое использование) и небольшая фильтрационная способность.
