O filtro de espuma para metal fundido é capaz de remover as impurezas não metálicas no processo de fundição de metais.
A presença de impurezas não metálicas que penetram na massa fundida durante todo o processo de fusão e fundição do metal líquido afeta negativamente a qualidade do metal fundido. Esse fato é bem conhecido pelos produtores de aço, fundidores e metalúrgicos.
Na grande maioria dos casos, as inclusões não metálicas são óxidos refratários com ponto de fusão superior à temperatura de fusão do aço. Trata-se principalmente de óxidos de magnésio, cálcio, alumínio e silício, que fazem parte da escória e do material de revestimento. Uma parte significativa das inclusões não metálicas se forma na massa fundida como resultado da desoxidação do aço. A solubilidade dos óxidos no ferro puro é insignificante ou totalmente inexistente.
As inclusões não metálicas são, na maioria das vezes, representadas por partículas sólidas e compactas. As camadas de óxido na massa fundida encontram-se no estado líquido, mas apresentam uma viscosidade significativamente maior do que a do metal fundido. O teor dessas impurezas pode ser significativamente reduzido. Isso pode ser alcançado por meio de uma ampla gama de medidas, incluindo o corte de escória de alta qualidade, a redução da erosão do revestimento das unidades de produção de aço, das calhas de aço, das conchas de fundição e das conchas intermediárias, a injeção de gases inertes na massa fundida e também a filtragem do metal por meio de diversas opções e métodos de filtragem.
Devido ao fato de que a composição fracionária das inclusões não metálicas varia em uma faixa muito ampla — de frações de um mícron a dezenas de milímetros —, o grau de purificação do metal e, consequentemente, sua qualidade dependem dos métodos de limpeza utilizados em sua produção.
Os óxidos e as bolhas de gás, cuja densidade é várias vezes menor do que a do ferro líquido, sob certas condições — descritas por leis físicas bem conhecidas —, são capazes de migrar completamente para a superfície do metal fundido. No entanto, o cumprimento dessas condições é praticamente impossível. Em particular, com o aumento do tempo de permanência do metal fundido nas unidades de produção de aço e a diminuição de sua viscosidade, o desgaste do revestimento aumenta e ocorre a saturação secundária do metal líquido com inclusões não metálicas. O tratamento intensivo do metal fundido com um gás inerte permite remover no máximo 15% de inclusões não metálicas, enquanto a maioria das partículas com tamanho inferior a 50 mícrons permanece no metal líquido.
Gostaríamos de nos deter no método mais delicado de purificação de metais, quando a saturação da massa fundida com impurezas não metálicas é inevitável. Esse método consiste em filtrar o metal por meio de um filtro de espuma para metal fundido, o que permite remover quase todas as inclusões não metálicas e bolhas de gás presentes.
Os filtros são compostos por espuma cerâmica a granel, fabricada com materiais altamente refratários, com um determinado número de orifícios e uma área superficial específica.
O mecanismo de limpeza da massa fundida por meio de filtros de espuma cerâmica é bastante complexo e ainda pouco compreendido; no entanto, a eficiência dessa técnica de limpeza pode ser considerada única. Isso pode ser confirmado pelos trabalhadores de fundições, que conseguem utilizar materiais semelhantes de fabricação estrangeira para produzir peças fundidas de alta qualidade.
Dependendo do Filtro de Espuma de Metal Fundido e de sua configuração, é possível realizar tanto a desgaseificação completa quanto a seletiva da massa fundida. Quando um metal contaminado passa por um filtro, é induzida uma força eletromotriz (FEM) no interior da base cerâmica, que pode ser controlada pela fase e pela composição química, bem como pela área superficial específica da cerâmica e pela vazão do metal. Ao passar por um filtro cerâmico, o fluxo de metal líquido, além de ser purificado, é ainda mais homogeneizado. Isso, obviamente, afeta a qualidade da peça fundida.
A experiência mundial já adquirida no uso de filtros de espuma cerâmica para a purificação de metais de baixo ponto de fusão, bem como na filtragem de aço por fundição de precisão utilizando o método de fundição por cera perdida, com as devidas melhorias estruturais, permitirá que você purifique volumes muito maiores de metal líquido.
À medida que os filtros ficam obstruídos em um nível, o metal sobe para o próximo nível de filtros, que pode ter uma estrutura e um número de orifícios diferentes. O nível superior dos orifícios na divisória não possui filtros. Assim, ao fundir o metal de acordo com seu nível, é possível controlar a qualidade dos lingotes quanto ao teor de inclusões não metálicas. É possível instalar filtros “grossos” e “finos” nas aberturas da divisória.
Atualmente, em parceria com diversas empresas metalúrgicas, estão sendo realizados trabalhos preparatórios para testar esse método de remoção de inclusões não metálicas do metal líquido e para avaliar as composições e os parâmetros dos filtros cerâmicos.