A película de óxido e as partículas de impurezas suspensas no alumínio líquido são difíceis de serem removidas completamente em um forno com ampla superfície aberta. O efeito da aplicação de fluxo por meio de uma máquina de pulverização de pó é melhor, mas ainda assim é difícil alcançar o objetivo de purificar o alumínio líquido de forma abrangente. Portanto, além de utilizar um fluxo para remover algumas impurezas contaminadas em um forno de grande capacidade, a oficina de fundição moderna também utiliza um dispositivo de purificação on-line fora do forno, a fim de realizar um tratamento de purificação abrangente do alumínio líquido que sai do forno de manutenção, para remover completamente os gases e escórias residuais presentes no alumínio líquido.
Princípio de funcionamento do dispositivo de purificação on-line externo ao forno
O princípio do dispositivo de purificação externo ao forno consiste em permitir que o alumínio líquido e o gás de purificação entrem em contato total no pequeno forno de purificação equipado com aquecedor, de modo que o hidrogênio presente no alumínio líquido se difunda para dentro das bolhas inertes — onde a pressão parcial de hidrogênio é zero — e escape. Para fora do líquido. A escória sólida suspensa no alumínio líquido também será adsorvida na superfície das bolhas e removida junto com elas. Após o tratamento de purificação em linha, o teor de hidrogênio do alumínio líquido pode ser reduzido à metade do valor original; inclusões não metálicas com diâmetro inferior a 50 µm podem ser removidas pelo 50%. Isso é importante para a produção de ligas de alumínio-magnésio e para a extração direta de alumínio líquido das células eletrolíticas para a produção de alumínio.
O gás inerte pode ser dispersado em minúsculas bolhas no alumínio líquido por meio de um bico rotativo, um bico atomizador ou uma placa cerâmica porosa. O purificador localizado fora do forno possui o nome da patente do inventor. A fim de evitar a contaminação secundária do alumínio fundido no forno de purificação, alguns dispositivos também cobrem a superfície do alumínio fundido com gás inerte. O gás inerte pode ser nitrogênio ou argônio. No caso do nitrogênio, deve-se utilizar nitrogênio de alta pureza, com pureza superior a 99,995%, e seu ponto de orvalho deve ser inferior a -70 ℃. A pureza do argônio deve ser superior a 99,98%, e o teor de água e de oxigênio deve ser inferior a 0,01%. O custo do argônio é mais elevado do que o do nitrogênio, mas sua vantagem é que ele não reage com o alumínio líquido para formar compostos em altas temperaturas. Após a purificação em linha do alumínio líquido, o teor de hidrogênio deve ser inferior a 0,12 mL/100 g (Al). Para produtos com requisitos rigorosos de qualidade, o teor de hidrogênio deve ser inferior a 0,10 mL/100 g (Al).
O tempo que o alumínio líquido leva para passar pelo dispositivo de purificação é muito curto. Após o tratamento, as escórias e inclusões menores são difíceis de serem separadas do alumínio líquido em um período tão curto. Para garantir a pureza do alumínio líquido, todos os dispositivos externos de purificação são equipados com um dispositivo de filtragem para remover detritos em suspensão. As impurezas no alumínio líquido apresentam-se na forma de uma película ou partículas; a espessura da película é de 0,1 a 0,5 µm, e o comprimento ou largura varia de 10 a 5.000 µm; o diâmetro das partículas varia de 0,1 a 50 µm; as impurezas incluem óxidos, como Al₂O₃, SiO₂, MgO, e AlF₃, Al₄C₃, AlN e outros compostos não óxidos.
O filtro de alumínio líquido geralmente utiliza placas de cerâmica espumosa. Quando o alumínio líquido passa pelos canais sinuosos e interligados da cerâmica espumosa, os resíduos internos são depositados nas paredes dos canais sob a ação da hidrodinâmica, inércia, interceptação, colisão, adsorção etc., permitindo que o alumínio líquido limpo entre na placa de fluxo de fundição e laminação. A eficiência de filtragem da placa de cerâmica espumosa está diretamente relacionada ao diâmetro dos microporos, mas o diâmetro dos resíduos interceptados é muito menor do que o diâmetro médio dos microporos. As placas de cerâmica espumosa são geralmente substituídas uma vez por forno para garantir a capacidade de passagem do alumínio líquido e impedir que os resíduos diversos e as partículas de escória depositadas nos poros voltem a entrar no alumínio líquido.