1. Характеристика нового поколения фильтр из керамической пены для фильтрации расплавленного металла
Для достижения поставленных нами целей в области научных исследований и разработок был проработан полный комплекс строгих технологических процессов, начиная с выбора материала, размола и смешивания, а также носителя
предварительная обработка, инфракрасная сушка, напыление методом распыления и микроволновая сушка, а также регулирование температурного поля при обжиге. Новое поколение фильтр из керамической пены для фильтрации расплавленного металла Разработанная технология позволяет эффективно повысить чистоту расплава алюминия.
2. Механизм фильтрации и очистки расплава алюминия с помощью пенокерамической пластины
Механизм фильтрации и очистки расплава алюминия с помощью фильтр из керамической пены для фильтрации расплавленного металла обычно описывается как механизм перехвата за счет диффузии и инерционных столкновений, а также как механизм фильтрации через осадочный слой и глубокий слой. Государственная ключевая лаборатория Университета Цинхуа создала трехмерную физическую модель и модель двухфазного течения для механизма фильтрации пенокерамики и провела имитационные расчеты, которые очень помогают нам в изучении фильтрации и очистки расплавленного алюминия. Процесс фильтрации и очистки расплавленного алюминия с помощью пенокерамических пластин весьма сложен; это комплексный процесс, связанный с физической химией высоких температур и кинетикой металлургических процессов. Что касается процесов отсеивания, столкновений, осаждения, перехвата и фильтрации, то их относительно легко понять. Мы всесторонне проанализировали множество параметров, полученных в процессе фильтрации расплавленного алюминия с помощью пенокерамических пластин, и выдвинули следующие выводы:
(1) Благодаря перекрытию частиц при просеивании, диффузионному перекрытию, трению, осаждению и другим механическим методам фильтрации эффективность фильтрации пропорциональна размеру ячейки пенокерамической пластины. Чем мельче ячейка, тем выше способность улавливать мелкие частицы примесей.
(2) Благодаря воздействию осадочного слоя или слоя фильтрационного осадка, а также осаждению частиц примесей в расплаве и изогнутым, соединенным между собой выпуклым решетчатым опорным стенкам фильтрующей пластины, улучшается способность улавливать частицы примесной фазы.
(3) Неровная поверхность, образованная зазорами на поверхности опорного элемента сетки, увеличивает межфазную энергию между потоком расплавленного алюминия и поверхностью керамического элемента, что приводит к более хаотичному направлению движения частиц примесей в потоке расплавленного алюминия, что способствует улавливанию осаждающихся твердых частиц.
(4) Благодаря наличию микроскопических трещин и микроотверстий на поверхности сетчатого каркаса на нём предварительно осаждается поток фторидов, обладающий сильной аффинностью к частицам А2О3, что способствует формированию сплошного слоя фильтрационного осадка и возникновению сильной силы химической адсорбции, а также повышает способность улавливать и удерживать частицы примесной фазы.
(5) В ходе процесса плавки металла и под воздействием температурного поля, возникающего при теплопередаче, неизбежно образуется перепад концентраций растворенного легирующего вещества, в результате чего расплав металла подвергается перераспределению, консолидации, а затем — повторному перераспределению и консолидации. Это также является процессом легирования. Некоторые металлы с высокой температурой плавления, их фазы и соединения вновь агрегируются и растут, а мелкие примеси также агрегируются и растут, что способствует их улавливанию при фильтрации. Это можно объяснить изменениями концентраций HAl₂O₃, фазы Fe и фазы T до и после фильтрации. В частности, эффект двухступенчатой фильтрации или фильтрации с использованием толстых пластин с градиентом порности проявляется более явно. Поэтому при одинаковых условиях новое поколение фильтр из керамической пены для фильтрации расплавленного металла характеризуется высокой степенью удаления примесной фазы из алюминиевого расплава; при этом изменение разницы статического давления до и после фильтрации со временем становится более заметным, а изменение объема алюминиевого расплава до и после фильтрации также очевидно. Разумеется, чем мельче поры выбранной пенокерамической пластины, тем выше степень очистки алюминиевого расплава.