يصعب إزالة طبقة الأكسيد وجزيئات الشوائب العالقة في سائل الألومنيوم إزالةً تامةً في الفرن ذي السطح المفتوح الواسع. ويُعد تأثير استخدام مادة التذويب بواسطة آلة رش المسحوق أفضل، لكن لا يزال من الصعب تحقيق الهدف المتمثل في تنقية سائل الألومنيوم بشكل شامل. لذلك، بالإضافة إلى استخدام مادة التذويب لإزالة بعض الشوائب الملوثة في فرن ذي سعة كبيرة، تستخدم ورشة الصب الحديثة أيضًا جهاز تنقية عبر الإنترنت خارج الفرن لإجراء عملية تنقية شاملة لسائل الألومنيوم المتدفق من فرن الاحتفاظ، بهدف إزالة الغازات والخبث المتبقية في سائل الألومنيوم إزالةً تامة.
مبدأ عمل جهاز التنقية أثناء التشغيل خارج الفرن
يعتمد مبدأ جهاز التنقية الموجود خارج الفرن على إتاحة التلامس الكامل بين سائل الألومنيوم والغاز المتصاعد داخل فرن التنقية الصغير المزود بسخان، بحيث ينتشر الهيدروجين الموجود في سائل الألومنيوم إلى الفقاعات الخاملة التي لا يحتوي ضغطها الجزئي على أي هيدروجين، ومن ثم يتسرب من السائل. كما سيتم امتصاص الخبث الصلب العالق في الألومنيوم السائل على سطح الفقاعة وإزالته معها. بعد معالجة التنقية أثناء التشغيل، يمكن تقليل محتوى الهيدروجين في سائل الألومنيوم إلى نصف القيمة الأصلية؛ ويمكن إزالة الشوائب غير المعدنية التي يقل قطرها عن 50 ميكرومتر باستخدام تقنية 50%. وهذا أمر مهم لإنتاج سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، وللاستخراج المباشر للألومنيوم السائل من الخلايا الإلكتروليتية لإنتاج الألومنيوم.
يمكن توزيع الغاز العاطفي على شكل فقاعات دقيقة في سائل الألومنيوم من خلال فوهة دوارة أو فوهة رش أو لوح خزفي مسامي. ويحمل جهاز التنقية الموجود خارج الفرن اسم براءة الاختراع الخاصة بالمخترع. ولمنع التلوث الثانوي للألومنيوم المنصهر في فرن التنقية، تقوم بعض الأجهزة أيضًا بتغطية سطح الألومنيوم المنصهر بالغاز العاطفي. يمكن أن يكون الغاز الخامل هو النيتروجين أو الأرجون. يجب استخدام نيتروجين عالي النقاء بنسبة نقاء تزيد عن 99.995%، ونقطة الندى فيه أقل من -70℃. يجب أن تكون درجة نقاء الأرجون أعلى من 99.98%، ويجب أن يكون محتوى الماء ومحتوى الأكسجين أقل من 0.01%. تكلفة الأرجون أعلى من تكلفة النيتروجين، لكن ميزته هي أنه لا يتفاعل مع سائل الألومنيوم لتكوين مركبات عند درجات الحرارة العالية. بعد تنقية سائل الألومنيوم أثناء الإنتاج، يجب أن يكون محتوى الهيدروجين أقل من 0.12 مل/100 غرام (Al). بالنسبة للمنتجات ذات متطلبات الجودة الصارمة، يجب أن يكون محتوى الهيدروجين أقل من 0.10 مل/100 غرام (Al).
الوقت الذي يستغرقه سائل الألومنيوم لعبور جهاز التنقية قصير جدًّا. وبعد المعالجة، يصعب فصل الخبث والشوائب الأصغر حجمًا عن سائل الألومنيوم في مثل هذا الوقت القصير. ولضمان نظافة سائل الألومنيوم، تُزوَّد جميع أجهزة التنقية الخارجية بجهاز ترشيح لإزالة الشوائب العالقة. تتخذ الشوائب في سائل الألومنيوم شكل طبقة رقيقة أو جسيمات، ويبلغ سمك الطبقة 0.1~0.5 ميكرومتر، ويبلغ طولها أو عرضها 10~5000 ميكرومتر؛ ويبلغ قطر الجسيمات 0.1~50 ميكرومتر؛ وتشمل الشوائب أكاسيد مثل Al₂O₃ وSiO₂ وMgO وAlF₃ وAl₄C₃ وAlN وغيرها من المواد غير الأكسيدية.
يستخدم مرشح الألومنيوم السائل عادةً ألواحًا خزفية رغوية. وعندما يمر سائل الألومنيوم عبر القنوات المتعرجة والمتصلة في الخزف الرغوي، تترسب الشوائب الداخلية على جدران القنوات تحت تأثير الديناميكا المائية، والقصور الذاتي، والاعتراض، والاصطدام، والامتصاص، وما إلى ذلك، مما يسمح لسائل الألومنيوم النظيف بالدخول إلى لوحة تدفق الصب والدرفلة. ترتبط كفاءة الترشيح للوحة السيراميك الرغوية ارتباطًا مباشرًا بقطر المسام الدقيقة، لكن قطر الشوائب التي يتم اعتراضها أصغر بكثير من متوسط قطر المسام الدقيقة. عادةً ما يتم استبدال ألواح السيراميك الرغوي مرة واحدة في كل فرن لضمان قدرة مرور سائل الألومنيوم ومنع الشوائب وجزيئات الخبث المترسبة في المسام من العودة إلى سائل الألومنيوم.
