Керамическая пенопластовая фильтрующая пластина, керамические пенопластовые фильтры для литья

Керамическая фильтрующая пластина из пенокерамики

В конце 1970-х годов в США был разработан керамический пенообразный фильтр (CFF), похожий на губку, изготовленный из таких материалов, как оксид алюминия и оксид хрома. Этот керамический фильтр не только обладает высокими очистительными характеристиками, но и прост в использовании. Начальный перепад давления для прохождения расплава составляет всего 100–150 мм, а после прохождения достаточно поддерживать перепад давления на уровне 2–10 мм. Принцип фильтрации и очистки с помощью керамической пены аналогичен принципу фильтрации с помощью керамических трубок: он основан на механизме глубокой фильтрации и характеризуется более высокой пористостью (80%–90%), чем у керамических трубок. Благодаря этому он обладает большой пропускной способностью и подходит для фильтрации и очистки в процессах непрерывного литья и непрерывной прокатки. Фильтрация с использованием керамико-пенопластовых фильтрующих пластин в настоящее время является наиболее эффективным методом удаления включений из расплава алюминия.

В последние годы в стране и за рубежом также изучались некоторые новые технологии очистки расплава алюминия, такие как вакуумная динамическая обработка, ультразвуковая непрерывная дегазация и очистка с использованием корундовых керамических фильтров, которые дали хорошие результаты, однако эти технологические методы являются более сложными и дорогостоящими, поэтому их трудно широко внедрить в промышленности. Металлические фильтры и фильтры из волокнистой ткани, используемые потребителями низкого ценового сегмента, способны удалять из расплава алюминиевого сплава только крупные включения, но не могут удалять включения размером менее микрона, при этом металлические фильтры также загрязняют алюминиевый сплав. Использование керамический фильтр с пенопластовым наполнителем Такая пластина позволяет отфильтровать мелкие включения, что значительно улучшает механические свойства и внешний вид изделия.

Преимущества керамической фильтрующей пластины из пенокерамики

Поскольку фильтрующая пластина отфильтровывает мелкие включения, количество эффективных кристаллических зародышей в расплаве алюминия уменьшается. В результате зародыши растут в условиях значительного переохлаждения, время затвердевания сокращается, а структура утончается; содержание водорода в расплаве алюминия снижается. Атомы водорода могут адсорбироваться на некоторых окисленных включениях, и эти окисленные включения могут стать ядрами роста пузырьков, поэтому при отфильтровывании включений удаляется и газ, находящийся на них. Благодаря адсорбции можно снизить содержание вредных элементов (натрия и калия) в расплаве алюминия. В зависимости от различных требований заказчика или условий окружающей среды на производственной площадке выбор фильтрующей пластины, подходящей для обеспечения качества продукции, позволяет эффективно контролировать количество шлаковых включений.

Удаление шлака за пределы печи в основном осуществляется с помощью керамической фильтрующей пластины, которая имеет многослойную сетку, многомерные сквозные отверстия, причем эти отверстия сообщаются друг с другом. Во время фильтрации жидкий алюминий уносит включения по извилистым каналам и порам, и при контакте с вспененным каркасом фильтрующей пластины они непосредственно перехватываются, адсорбируются и осаждаются. Когда расплав течет по отверстиям, канал фильтрующей пластины изгибается. Расплав, протекая по каналу, меняет направление течения, и включения, содержащиеся в нём, сталкиваются с «наковальней» стенки отверстия и прочно прилипают к ней.

Использование фильтрующей пластины CFF

Пенокерамическая фильтрующая пластина устанавливается в Фильтрующий блок CFF между отверстием печи и отводящей пластиной. Чем ближе фильтрующий блок расположен к отводящей пластине, тем лучше. Причина заключается в том, что это позволяет сократить путь прохождения расплавленного алюминия после фильтрации, тем самым уменьшая или предотвращая повторное образование оксидов. Расплав алюминия вытекает из горловины печи через фильтрующий блок, а затем поступает в распределительную пластину по канавке. При запуске фильтрующего устройства перепад давления до и после фильтрации расплава составляет около 30 мм. С увеличением времени фильтрации количество включений на поверхности фильтрующей пластины и стенках отверстия возрастает, скорость фильтрационного потока снижается, а перепад давления между передней и задней частями увеличивается, достигая к концу литья значения 50–100 мм.

Фильтрующий эффект фильтрующей пластины в основном обеспечивается её размерами и пористостью. Чем выше пористость фильтрующей пластины, тем хуже эффективность удаления шлака. Для алюминиевой продукции с очень строгими требованиями следует выбирать фильтрующую пластину с низкой пористостью. Эффективность фильтрации увеличивается с увеличением размера частиц и толщины фильтрующего слоя и уменьшается с уменьшением размера пор фильтра и скорости потока расплавленного алюминия.