Filtración mediante filtros cerámicos para la purificación del metal fundido

Filtración mediante filtro cerámico

Los principales factores que determinan la eficacia de filtración de los filtros cerámicos son la precisión de filtración y la velocidad de filtración. La precisión de filtración se refiere al tamaño de las partículas sólidas más pequeñas presentes en el medio fluido que el filtro es capaz de retener. Para un mismo medio fluido, cuanto menor sea el tamaño de los poros, mayor será la precisión de filtración, y viceversa. En el caso de los medios líquidos, las partículas de impurezas que pueden filtrarse tienen un tamaño de entre 1/15 y 1/5 del tamaño de los poros del elemento filtrante. En el caso de los medios gaseosos, debido al movimiento browniano relativamente activo, el efecto de captura por difusión se ve significativamente potenciado, y la precisión de filtración aumenta en consecuencia hasta situarse entre 1/30 y 1/20 del tamaño de los poros. La velocidad de filtración se refiere al caudal del medio fluido que atraviesa la cerámica porosa por unidad de tiempo. La viscosidad del medio fluido, la presión de trabajo del medio y la microporosidad del propio elemento filtrante son los principales factores que influyen en ella.

El filtro de espuma cerámica Separa las inclusiones presentes en la aleación líquida de fundición mediante los efectos físicos y químicos que se producen en el metal fundido, y logra que el filtro cerámico purifique eficazmente el metal fundido. El mecanismo de filtración incluye principalmente el mecanismo de la torta de filtración, el efecto superficial y el efecto de rectificación.

La compleja estructura de la espuma cerámica permite bloquear eficazmente las escorias de forma mecánica. Cuando el metal fundido atraviesa el filtro de espuma cerámica de estructura compleja, la separación mecánica del medio filtrante retiene las inclusiones de tamaño superior al de los poros de la superficie del filtro y hace que se precipiten al final del filtro, por donde fluye el metal líquido, pasando a formar parte integrante del mismo. A medida que aumenta el número de inclusiones acumuladas en la superficie del filtro, se forma gradualmente una capa de “torta de filtración”, lo que hace que el canal por el que fluye el metal líquido se estreche aún más, de modo que la superficie del nuevo medio filtrante pueda retener inclusiones más finas. Al mismo tiempo, el interior del medio también ejerce un efecto de filtrado. Entre los numerosos orificios pequeños que atraviesan el cuerpo cerámico, algunos presentan diminutas hendiduras y otros son callejones sin salida. Estas diferentes zonas de variación son posibles puntos de interceptación de las inclusiones. En el interior del filtro también se produce un efecto de “torta de filtración”.

Cuando el metal fundido fluye a través del cuerpo cerámico de estructura compleja, se divide en numerosas corrientes pequeñas, lo que aumenta la superficie de contacto y la probabilidad de contacto entre las inclusiones del metal fundido y el medio filtrante. Dado que la superficie del filtro está formada por numerosas superficies convexas y cóncavas de tamaño extremadamente pequeño, se produce una adsorción electrostática y una interceptación por adherencia de las inclusiones.

Cuando el metal fundido fluye a través del filtro cerámico de espuma, se divide en corrientes formadas por numerosas unidades pequeñas, cuyo diámetro es reducido, y el flujo tiende a ser laminar. Cuando el metal fundido se encuentra en un estado de flujo laminar, dado que su densidad es mucho mayor que la de las inclusiones, estas tienen tiempo suficiente para flotar y ser eliminadas; es decir, el filtro cerámico de espuma ayuda al canal transversal a retener la escoria. Una vez colocado el filtro en el sistema de colada, aumenta la fuerza de asistencia al flujo del metal fundido, y el metal fundido que circula por el canal de colada tiende a adoptar un movimiento uniforme, con lo que se reduce el caudal, lo que favorece que las inclusiones floten y permanezcan en la parte superior del canal de colada.