A finales de la década de 1970, Estados Unidos desarrolló un filtro de espuma cerámica (CFF) con aspecto de esponja, fabricado con materiales como la alúmina y el óxido de cromo. Este filtro cerámico no solo ofrece un buen rendimiento en cuanto a tecnología de purificación, sino que también es fácil de usar. La diferencia de presión inicial necesaria para el paso del material fundido es de tan solo 100~150 mm, y una vez superado este paso, solo es necesario mantener una diferencia de presión de 2~10 mm. El principio de la filtración y purificación con espuma cerámica es el mismo que el de la filtración con tubos cerámicos, que pertenece al mecanismo de filtración profunda y presenta una porosidad mayor (80%~90%) que los tubos cerámicos. Por lo tanto, tiene una gran capacidad de caudal y es adecuado para la filtración y purificación en la producción de colada continua y laminación continua. La filtración con placas de espuma cerámica es, en la actualidad, el método más eficaz para eliminar las inclusiones del aluminio fundido.
En los últimos años, también se han estudiado algunas nuevas tecnologías para purificar el aluminio fundido, tanto a nivel nacional como internacional, como el procesamiento dinámico al vacío, la purificación por desgasificación continua por ultrasonidos y los filtros de cerámica de corindón, que han obtenido buenos resultados; sin embargo, estos métodos de procesamiento son más complicados y costosos, por lo que resulta difícil su implantación a gran escala en la industria. Los filtros metálicos y los filtros de tela de fibra que utilizan los clientes de gama baja solo pueden eliminar las inclusiones de gran tamaño presentes en la aleación de aluminio fundida, pero no pueden eliminar las inclusiones por debajo del nivel de la micra; además, los filtros metálicos también contaminan la aleación de aluminio. El uso de filtro cerámico de espuma La placa permite filtrar pequeñas inclusiones, lo que mejora considerablemente las propiedades mecánicas y el aspecto del producto.
Ventajas de la placa filtrante de espuma cerámica
Dado que la placa filtrante retiene las pequeñas inclusiones, se reduce el número de núcleos cristalinos efectivos en el aluminio líquido. Como resultado, los núcleos líquidos crecen en condiciones de gran sobreenfriamiento, se acorta el tiempo de solidificación y se refina la estructura; además, se reduce el contenido de hidrógeno en el aluminio líquido. Los átomos de hidrógeno pueden adsorberse en algunas inclusiones oxidadas, y estas pueden convertirse en el núcleo del crecimiento de las burbujas, por lo que, al filtrarse las inclusiones, también se elimina el gas que contienen. Mediante la adsorción, se puede eliminar el contenido de elementos nocivos (sodio y potasio) del aluminio líquido. En función de los distintos requisitos de los clientes o de las condiciones ambientales in situ, la selección de una placa filtrante adecuada para garantizar la calidad del producto permite controlar eficazmente las inclusiones de escoria.
La eliminación de escoria fuera del horno se lleva a cabo principalmente mediante una placa filtrante cerámica, que cuenta con una red multicapa y orificios pasantes multidimensionales, los cuales están comunicados entre sí. Durante la filtración, el aluminio fundido arrastra las inclusiones a lo largo de los sinuosos canales y poros, y estas son interceptadas, adsorbidas y depositadas directamente al entrar en contacto con el esqueleto espumado de la placa filtrante. Cuando el metal fundido fluye por los orificios, el canal de la placa filtrante presenta una curvatura. El metal fundido que fluye por el canal cambia la dirección del flujo, y las inclusiones que contiene chocan contra la pared del orificio y se adhieren firmemente a ella.
Uso de la placa filtrante CFF
La placa filtrante de cerámica celular está instalada en el Caja de filtro CFF entre la boca del horno y la placa desviadora. Cuanto más cerca esté la caja de filtrado de la placa desviadora, mejor. El motivo es que así se acorta la distancia de flujo del aluminio líquido tras la filtración, lo que reduce o evita la regeneración de óxidos. El aluminio líquido sale de la boca del horno a través de la caja de filtrado y, a continuación, fluye hacia la placa de distribución a través de la ranura de flujo. Cuando se pone en marcha el dispositivo de filtrado, la diferencia de altura antes y después de la filtración de la masa fundida es de unos 30 mm. A medida que se prolonga el tiempo de filtración, aumentan las inclusiones en la superficie de la placa filtrante y en la pared del orificio, disminuye el caudal de filtración y aumenta la caída de presión entre la parte delantera y la trasera, llegando a alcanzar entre 50 y 100 mm al final de la colada.
El efecto de filtrado de la placa filtrante viene determinado principalmente por su tamaño y porosidad. Cuanto mayor es la porosidad de la placa filtrante, peor es el efecto de eliminación de escoria. Para los productos de aluminio con requisitos muy estrictos, se debe seleccionar una placa filtrante con baja porosidad. La eficiencia de filtración aumenta al incrementarse el tamaño de las partículas y el espesor de la capa filtrante, y disminuye al reducirse el tamaño de los poros del filtro y el caudal del aluminio fundido.
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