El filtro metalúrgico solo puede eliminar las inclusiones que ya se encuentran en la corriente líquida, y solo las impurezas infusibles pueden eliminarse mediante el filtro de metal fundido. La idea de reducir las inclusiones en las piezas fundidas es tan antigua como la propia fundición. En las décadas de 1920 y 1930, se utilizó un sistema de canalización para diseñar una bolsa de escoria destinada a capturar inclusiones en metales ferrosos con una gran diferencia de densidad entre las inclusiones metálicas. El canal plano se utiliza para aumentar la capacidad del canal de capturar inclusiones y resulta eficaz para las inclusiones de película de óxido. El elemento filtrante se diseñó en la década de 1960 para capturar partículas gruesas. Filtros de espuma cerámica Comenzó a utilizarse en aplicaciones industriales en la década de 1970, principalmente en aleaciones de aluminio. Desde la década de 1980, se ha aplicado al hierro fundido, y su aplicación en el acero fundido se produjo más tarde, con el fin de sustituir el complicado diseño del canal de colada por un filtro que ofrecía mejores resultados.
Mecanismo de filtrado del filtro metalúrgico
El mecanismo de filtrado de la malla hace que la parte delantera (entrada) del filtro retenga las partículas de gran tamaño, más grandes que sus aberturas.
El mecanismo de filtrado por capas está formado por las inclusiones que se capturan inicialmente en la superficie del filtro. Las inclusiones de menor tamaño son capturadas por las de mayor tamaño.
El mecanismo de filtración profunda se lleva a cabo en todo el volumen del filtro. El principio se basa en la adhesión de las impurezas a la pared del filtro cerámico y en la adhesión mutua entre las propias impurezas.
El filtro de espuma cerámica se basa en un sistema de estructura celular pentaédrica interconectada. El filtro de espuma se fabrica sumergiendo espuma de poliuretano en una suspensión cerámica adecuada. Tras la calcinación de la espuma, se obtiene la estructura del filtro cerámico. Su porosidad viene determinada por la porosidad de la espuma utilizada. La porosidad se evalúa mediante el número de poros por pulgada (254 mm), definido como ppi (poros por pulgada, es decir, el número de poros por pulgada). En la fundición, se suelen utilizar filtros con una porosidad de 20, 30 y 50 ppi. El valor de ppi no es el valor real; se trata simplemente de un código. El valor real de ppi es inferior al valor indicado.
El flujo de metal en el canal de colada suele ser turbulento. La turbulencia provoca la erosión de la pared del perfil y la oxidación del metal, lo que da lugar a un aumento de las inclusiones y a la retención de gas. El patrón de flujo depende del tipo de aleación, la forma del sistema de colada, el cambio en la dirección del flujo de metal y la velocidad de flujo. Al pasar por el filtro, el flujo se vuelve tranquilo: el flujo turbulento se transforma en flujo laminar. Tras recorrer una cierta distancia, la turbulencia reaparece, aunque normalmente en menor grado que antes de pasar por el filtro. Esto es muy importante para la fundición de aleaciones de aluminio.