Очистка расплавленного металла с помощью керамического фильтра

Фильтрация с использованием керамических фильтров

Основными факторами, определяющими эффективность фильтрации керамических фильтров, являются степень очистки и скорость фильтрации. Степень очистки определяется размером мельчайших твердых частиц в жидкой среде, которые фильтр способен задержать. Для одной и той же жидкой среды чем меньше размер пор, тем выше степень очистки, и наоборот. Для жидких сред размер частиц примесей, которые можно отфильтровать, составляет примерно от 1/15 до 1/5 размера пор фильтрующего элемента. В случае газообразных сред из-за относительно активного броуновского движения эффект диффузионного улавливания значительно усиливается, и точность фильтрации соответственно увеличивается до значений от 1/30 до 1/20 размера пор. Скорость фильтрации определяется расходом жидкой среды, проходящей через пористую керамику за единицу времени. Основными влияющими факторами являются вязкость жидкой среды, рабочее давление среды и микропористость самого фильтрующего элемента.

Этот керамический пенопластовый фильтр разделяет включения в жидком литейном сплаве за счет физических и химических воздействий на металлическую жидкость и обеспечивает эффективность фильтрации керамическим фильтром при очистке расплавленного металла. Механизм фильтрации в основном включает в себя механизм образования фильтрационного осадка, поверхностный эффект и эффект ректификации.

Сложная структура керамической пены позволяет эффективно задерживать шлак механическим способом. Когда расплавленный металл проходит через фильтр из керамической пены со сложной структурой, механическое сепарационное действие фильтрующего материала отфильтровывает включения, размер которых превышает размер пор поверхности фильтра, и вызывает их осаждение в конце фильтра, куда стекает жидкий металл, после чего они становятся неотъемлемой частью фильтра. По мере увеличения количества включений, накапливающихся на поверхности фильтра, постепенно образуется слой “фильтрационного осадка”, который делает канал потока расплавленного металла ещё более узким, благодаря чему поверхность нового фильтрующего материала может отфильтровывать более мелкие включения. В то же время внутреннее пространство фильтрующего материала также оказывает фильтрующее действие. Среди множества мелких отверстий, пронизывающих керамический корпус, некоторые представляют собой крошечные щели, а другие — тупики. Эти различные участки изменения представляют собой возможные места перехвата включений. Внутри фильтра также наблюдается эффект “фильтрующего осадка”.

Когда расплавленный металл протекает через керамический корпус со сложной структурой, он разделяется на множество мелких потоков, что увеличивает площадь контакта и вероятность соприкосновения включений в расплавленном металле с фильтрующим материалом. Поскольку поверхность фильтра представляет собой множество крайне мелких выпуклых и вогнутых участков, она обеспечивает электростатическую адсорбцию и перехват включений за счет их зацепления.

Когда расплавленный металл протекает через пенокерамический фильтр, он разделяется на множество мелких потоков, диаметр которых невелик, и поток, как правило, приобретает ламинарный характер. Когда расплавленный металл находится в состоянии ламинарного течения, поскольку его плотность намного выше плотности включений, у последних появляется достаточно времени, чтобы всплыть на поверхность и быть удаленными, то есть пенокерамический фильтр может помочь поперечному каналу задержать шлак. После установки фильтра в литниковую систему сила, способствующая течению расплавленного металла, увеличивается, и расплавленный металл, протекающий по литнику, легко приобретает полноценное движение, а скорость потока снижается, что способствует всплыванию включений и их удержанию на поверхности литника.