Фильтрация с использованием керамической пены для очистки расплавленного алюминия

Фильтрация с использованием керамической пены широко применяется для фильтрации расплавленного алюминия. Фильтрация расплавленного алюминия является важным этапом в процессе литья алюминия.

Фильтрация с использованием керамической пены

После рафинирования алюминиевого расплава в плавильной печи, статической печи и в процессе онлайн-рафинирования содержание газа значительно снизилось и в основном находится на критически минимальном уровне. Крупные частицы включений в расплаве в основном удаляются рафинирующим агентом, однако в расплаве по-прежнему остается определенное количество мелких частиц включений, которые оказывают определенное влияние на механические, физические и химические свойства материала. Поэтому перед разливкой расплав необходимо подвергнуть фильтрации с помощью керамической пенной фильтрации.

В настоящее время основными методами фильтрации, широко применяемыми как в нашей стране, так и за рубежом, являются керамический пенопластовый фильтр фильтрация, фильтрация через корундовые трубки и фильтрация через фильтр с глубоким слоем. На эффективность фильтрации влияют следующие факторы: свойства расплава сплава, начальная концентрация включений в расплаве, пористость фильтра, толщина фильтра, скорость фильтрации расплава и время фильтрации.

После определения состава сплава устанавливаются свойства расплавленного металла. После того как расплав проходит через плавильную печь, статическую печь и линию онлайн-очистки, размер частиц его включений больше не изменяется. После выбора фильтра его пористость становится фиксированной величиной.

Эффективность фильтрации зависит исключительно от толщины фильтра и скорости прохождения расплава через него. Чем больше толщина керамического пенофильтра, тем лучше эффект фильтрации. Чем быстрее расплав проходит через фильтр, тем хуже эффект фильтрации. При литье-прокатке объем фильтрации расплава за единицу времени невелик, скорость потока низкая, а литье-прокатка в основном осуществляется из чистого алюминия и мягких сплавов. Включений мало, и они легко поглощаются фильтром, поэтому эффективность фильтрации высока. Относительно говоря, расплав очищается легче. Как правило, для фильтрации используются двухступенчатые керамические пенофильтры с плотностью 50 PPI и 30 PPI. Толщина и площадь фильтрующих листов определяются на основе конкретного расчета перелива для обеспечения соответствия требованиям.

По сравнению с литьем и прокаткой технологический процесс производства литых изделий является более сложным. Как упоминалось выше, расход жидкости велик, а пропускная способность фильтра в 2,5–3,5 раза ниже, чем у литейно-прокатного оборудования, что снижает эффективность фильтрации. Поэтому для обеспечения той же эффективности фильтрации необходимо увеличить площадь прохождения потока через фильтр, чтобы расход на единицу площади фильтра оставался прежним. Во-вторых, вероятность того, что расплавы дюралюминия и сверхтвердых алюминиевых сплавов будут содержать мельчайшие частицы шлака, значительно выше, чем в случае с чистым алюминием и мягкими сплавами. По этой причине эффективность фильтрации не может быть снижена, а должна быть значительно повышена для достижения высокой чистоты расплава и обеспечения качества конечного продукта. Поэтому лучше всего использовать трубчатый корундовый фильтр, который не только увеличивает площадь поверхности фильтра, контактирующую с расплавом, но и снижает расход расплава на единицу площади, а также обеспечивает эффективность фильтрации и общий расход, соответствующие производственным потребностям. Кроме того, это позволяет уменьшить размер пор фильтра и увеличить его пористость, что повышает точность фильтрации и снижает количество остаточных мелких частиц в расплаве.

Корундовая трубка длиной 0,889 м и внешним диаметром 0,102 м эквивалентна керамической фильтрующей пластине площадью 0,258 м², что позволяет значительно улучшить качество литых изделий и удовлетворить требования к продукции высокого класса. Однако следует отметить, что это приводит к увеличению начального давления фильтрованного расплава, что усложнит технологический процесс и повысит затраты на фильтрацию.