El filtro de espuma para metal fundido permite eliminar las impurezas no metálicas en el proceso de fundición de metales.
La presencia de impurezas no metálicas que se introducen en la masa fundida durante todo el proceso de fundición y colada del metal líquido afecta negativamente a la calidad del metal fundido. Esto es algo que conocen bien los fabricantes de acero, los fundidores y los metalúrgicos.
En su gran mayoría, las inclusiones no metálicas son óxidos refractarios cuyo punto de fusión supera la temperatura de fusión del acero. Se trata principalmente de óxidos de magnesio, calcio, aluminio y silicio, que forman parte de la escoria y del material de revestimiento. Una parte significativa de las inclusiones no metálicas se forma en la masa fundida como resultado de la desoxidación del acero. La solubilidad de los óxidos en el hierro puro es insignificante o nula.
Las inclusiones no metálicas suelen presentarse en forma de partículas sólidas y compactas. Las películas de óxido presentes en la masa fundida se encuentran en estado líquido, pero tienen una viscosidad significativamente mayor que la del metal fundido. El contenido de estas impurezas puede reducirse considerablemente. Esto puede lograrse mediante toda una serie de medidas, entre las que se incluyen la separación de escoria de alta calidad, la reducción de la erosión del revestimiento de las unidades de fabricación de acero, las cubetas de acero, las cucharas de colada y las cucharas intermedias, el soplado de la masa fundida con gases inertes, así como el uso de la filtración de metales mediante diversas opciones y métodos de filtrado.
Dado que el tamaño de las inclusiones no metálicas varía en un rango muy amplio —desde fracciones de una micra hasta decenas de milímetros—, el grado de purificación del metal y, por consiguiente, su calidad dependen de los métodos de limpieza utilizados en su producción.
Los óxidos y las burbujas de gas, cuya densidad es varias veces inferior a la del hierro líquido, pueden, en determinadas condiciones —descritas por leyes físicas bien conocidas—, ascender por completo hasta la superficie del metal fundido. Sin embargo, el cumplimiento de estas condiciones es prácticamente imposible. En concreto, al aumentar el tiempo de permanencia del metal fundido en las unidades de fabricación de acero y al disminuir su viscosidad, aumenta el desgaste del revestimiento y se produce una saturación secundaria del metal líquido con inclusiones no metálicas. El tratamiento intensivo del metal fundido con un gas inerte permite eliminar como máximo 15% de inclusiones no metálicas, mientras que la mayoría de las partículas de tamaño inferior a 50 micras permanecen en el metal líquido.
Nos gustaría detenernos en el método más delicado de purificación de metales, cuando la saturación de la masa fundida con impurezas no metálicas es inevitable. Este método consiste en filtrar el metal a través de un filtro de espuma para metal fundido, lo que permite eliminar casi todas las inclusiones no metálicas y burbujas de gas presentes.
Los filtros están fabricados con espuma cerámica a granel compuesta por materiales altamente refractarios, con un número determinado de orificios y una superficie específica.
El mecanismo de limpieza de la masa fundida mediante filtros de espuma cerámica es bastante complejo y aún no se conoce del todo, pero, a pesar de ello, la eficacia de esta técnica de limpieza puede calificarse de única. Así lo confirman los trabajadores de las fundiciones, que son capaces de utilizar materiales similares de fabricación extranjera para producir piezas de fundición de alta calidad.
En función del filtro de espuma para metal fundido y de su configuración, es posible llevar a cabo tanto una desgasificación completa como selectiva de la masa fundida. Cuando un metal contaminado pasa a través de un filtro, se induce un campo electromagnético (EMF) en el interior de la base cerámica, que puede controlarse mediante la fase y la composición química, así como por la superficie específica de la cerámica y el caudal del metal. Al fluir a través de un filtro cerámico, la corriente de metal líquido, además de purificarse, se homogeneiza aún más. Esto, por supuesto, influye en la calidad de la pieza fundida.
La experiencia internacional actual en el uso de filtros de espuma cerámica para la depuración de metales de bajo punto de fusión, así como en la filtración de acero mediante fundición de precisión con el método de molde de cera perdida, junto con las mejoras estructurales adecuadas, te permitirá depurar volúmenes mucho mayores de metal líquido.
A medida que los filtros se van obstruyendo en un nivel, el metal asciende al siguiente nivel de filtros, que puede tener una estructura y un número de orificios diferentes. El nivel superior de los orificios de la partición no tiene filtros. De este modo, al verter el metal según su nivel, es posible controlar la calidad de los lingotes en cuanto al contenido de inclusiones no metálicas. Es posible instalar filtros “gruesos” y “finos” en las aberturas de la partición.
En la actualidad, en colaboración con varias empresas metalúrgicas, se están llevando a cabo los trabajos preparatorios para probar este método de limpieza del metal líquido de inclusiones no metálicas y para evaluar las composiciones y los parámetros de los filtros cerámicos.