Filtragem por filtro cerâmico para purificação do metal fundido

Filtragem por filtro cerâmico

Os principais fatores que determinam a eficiência de filtragem dos filtros cerâmicos são a precisão de filtragem e a taxa de filtragem. A precisão de filtragem refere-se ao tamanho das menores partículas sólidas presentes no meio fluido que o filtro é capaz de reter. Para um mesmo meio fluido, quanto menor o tamanho dos poros, maior a precisão de filtragem, e vice-versa. Para meios líquidos, as partículas de impureza que podem ser retidas correspondem a cerca de 1/15 a 1/5 do tamanho dos poros do elemento filtrante. Para meios gasosos, devido ao movimento browniano relativamente ativo, o efeito de captura por difusão é significativamente aumentado, e a precisão de filtração é, consequentemente, elevada para 1/30 a 1/20 do tamanho dos poros. A taxa de filtração refere-se à vazão do meio fluido que passa pela cerâmica porosa por unidade de tempo. A viscosidade do meio fluido, a pressão de trabalho do meio e a microporosidade do próprio elemento filtrante são os principais fatores que influenciam esse processo.

O filtro de espuma cerâmica separa as inclusões na liga líquida de fundição por meio de efeitos físicos e químicos sobre o metal líquido e alcança a eficiência de filtragem do filtro cerâmico na purificação do metal fundido. O mecanismo de filtragem inclui, principalmente, o mecanismo do bolo de filtração, o efeito de superfície e o efeito de retificação.

A complexa estrutura da espuma cerâmica é capaz de bloquear mecanicamente as escórias de maneira eficaz. Quando o metal fundido passa pelo filtro de espuma cerâmica com estrutura complexa, a separação mecânica do meio filtrante retém as inclusões maiores do que os poros da superfície do filtro e faz com que elas se precipitem na extremidade do filtro por onde o metal líquido flui, tornando-se parte integrante do filtro. Com o aumento do número de inclusões acumuladas na superfície do filtro, forma-se gradualmente uma camada de “bolo de filtração”, o que torna o canal de fluxo do metal líquido ainda mais estreito, de modo que a superfície do novo meio filtrante possa reter inclusões mais finas. Ao mesmo tempo, o interior do meio também exerce um efeito de filtragem. Entre os muitos pequenos orifícios que permeiam o corpo cerâmico, alguns apresentam minúsculas fendas e outros são becos sem saída. Essas diferentes áreas de variação são possíveis pontos de interceptação das inclusões. Há também um efeito de “bolo de filtração” no interior do filtro.

Quando o metal fundido flui através do corpo cerâmico de estrutura complexa, ele se divide em muitas pequenas correntes, o que aumenta a área de contato e a probabilidade de contato entre as inclusões no metal fundido e o meio filtrante. Como a superfície do filtro é composta por superfícies convexas e côncavas extremamente pequenas, ela promove a adsorção eletrostática e a interceptação por aderência das inclusões.

Quando o metal fundido flui através do filtro de cerâmica espumosa, ele se divide em correntes compostas por muitas pequenas unidades, cujo diâmetro é reduzido, e o fluxo tende a ser laminar. Quando o metal fundido se encontra em um estado de fluxo laminar, como sua densidade é muito maior do que a das inclusões, estas têm tempo suficiente para flutuar e serem removidas; ou seja, o filtro cerâmico de espuma auxilia o canal transversal a reter a escória. Depois que o filtro é colocado no sistema de canalização, a força auxiliar para o fluxo do metal fundido é aumentada, e o metal fundido que flui no canal de alimentação forma facilmente um movimento completo, e a vazão é reduzida, o que favorece a flutuação das inclusões e sua permanência na parte superior do canal de alimentação.