1 Característica de uma nova geração de filtro de espuma cerâmica para filtragem de metal fundido
A fim de atingir as metas de pesquisa e desenvolvimento que estabelecemos, foi estudado um conjunto completo de tecnologias de fabricação rigorosas, desde a seleção de materiais, passando pela polpação e mistura, até o suporte
pré-tratamento, secagem por infravermelho, revestimento por pulverização catódica e secagem por micro-ondas, até o controle do campo de temperatura na torrefação. A nova geração de filtro de espuma cerâmica para filtragem de metal fundido O método desenvolvido pode melhorar efetivamente a pureza do alumínio fundido.
2 Mecanismo de filtragem e purificação do alumínio fundido por meio de placas cerâmicas alveoladas
O mecanismo de filtração e purificação do alumínio fundido por meio de filtro de espuma cerâmica para filtragem de metal fundido é geralmente descrito como interceptação por difusão e interceptação por colisão inercial ou mecanismo de triagem, camada sedimentar e mecanismo de filtração em leito profundo. O Laboratório-Chave Estadual da Universidade de Tsinghua desenvolveu um modelo físico tridimensional e um modelo de fluxo bifásico para o mecanismo de filtração da cerâmica espumosa e realizou cálculos de simulação, os quais são muito úteis para o estudo da filtração e purificação do alumínio fundido. O processo de filtração e purificação do alumínio fundido por meio de placas de cerâmica espumosa é muito complicado, sendo um processo complexo que envolve físico-química de alta temperatura e cinética metalúrgica. Quanto à triagem, colisão, sedimentação, interceptação e filtração, esses conceitos são relativamente fáceis de compreender. Analisamos de forma abrangente diversos parâmetros obtidos no processo de filtragem do alumínio fundido com placas de cerâmica alveolar e apresentamos as seguintes conclusões:
(1) Por meio da interceptação por colisão em peneira, interceptação por difusão, atrito, sedimentação e outros processos de filtragem mecânica, a eficiência da filtragem é proporcional à abertura das malhas da placa cerâmica alveolar. Quanto menor a abertura das malhas, maior a capacidade de interceptação de pequenas partículas de impurezas.
(2) Graças ao efeito da camada de deposição ou da camada de bolo de filtração, à deposição das partículas de impureza na massa fundida e às paredes curvas, interconectadas e convexas da grade de suporte na placa de filtração, a capacidade de capturar as partículas da fase de impureza é aprimorada.
(3) A superfície rugosa formada pelas lacunas na superfície do corpo de suporte da malha aumenta a energia interfacial entre o fluxo de alumínio líquido e a superfície do corpo cerâmico, o que faz com que a direção do fluxo das partículas de impureza no fluxo de alumínio líquido se torne mais desordenada, o que favorece a captura das partículas sólidas depositadas
(4) Devido às fissuras e poros microscópicos na superfície da estrutura em rede, o fluxo de fluoreto — que apresenta forte afinidade pelas partículas de A₂O₃ — é pré-depositado, o que promove o efeito de camada completa do bolo de filtração e uma forte força de adsorção química, tornando mais eficaz a capacidade de capturar e reter partículas da fase de impurezas.
(5) Durante o processo de fundição do metal e sob o efeito do campo de temperatura do processo de transferência de calor, inevitavelmente se forma uma diferença de concentração do soluto da liga, e o metal fundido passa por um ciclo de redistribuição, integração, redistribuição e integração novamente. Esse é também o processo de liga. Em alguns metais de alto ponto de fusão, as fases e os compostos se reagragam e crescem, enquanto as pequenas impurezas se agregam e crescem, o que facilita sua captura por filtração. Isso pode ser explicado pelas mudanças nas concentrações de HAl₂O₃, da fase Fe e da fase T antes e depois da filtração. Em particular, o efeito da filtração em duas etapas ou da filtração por placa espessa com gradiente de poros é mais evidente. Portanto, nas mesmas condições, a nova geração de filtro de espuma cerâmica para filtragem de metal fundido apresenta uma alta taxa de remoção da fase de impurezas na massa fundida de alumínio; a variação da diferença de pressão estática antes e depois da filtração varia mais com o tempo, e a variação na quantidade de massa fundida de alumínio antes e depois da filtração também é evidente. É claro que, quanto menores forem os poros da placa cerâmica espumosa selecionada, maior será a melhoria na pureza da massa fundida de alumínio.