При механической фильтрации, когда расплав металла проходит через фильтрующий материал, он сталкивается с механическим барьером, препятствующим проникновению неметаллических включений. Кроме того, фильтрующий материал оказывает на включения адсорбционное воздействие. Как правило, чем меньше зазор и чем больше толщина фильтрующего материала, тем ниже скорость потока расплавленного алюминия и тем лучше эффект механической фильтрации.
В зависимости от используемых фильтрующих материалов метод фильтрации жидкого алюминия можно разделить на следующие типы.
Метод сетчатой фильтрации
Данный метод заключается в пропускании расплава через стеклянный или жаропрочный сетчатый фильтр, при этом шлак механически задерживается и отделяется от расплава. Это оказывает значительное влияние на удаление чешуйчатой оксидной пленки и крупных шлаковых включений. Однако таким образом удается отфильтровать только шлак, размер которого превышает размер ячейки сетки, поэтому эффективность очистки остается низкой. Сетчатый фильтр легко ломается, имеет короткий срок службы и требует частой замены.
Глубокая фильтрация
Этот фильтр с глубоким слоем наполнителя представляет собой насыпной слой, состоящий из фильтрующих материалов различных составов (флюс, огнеупорные материалы, керамика и т. д.) и различных форм (сферические, блочные, гранулированные, листовые). Иногда в качестве фильтрующего материала используется также жидкий флюс. Помимо механического барьерного эффекта насыпного слоя, между фильтрующим материалом и шлаком также происходит адсорбция, растворение или химическое взаимодействие. Преимущество этого метода заключается в том, что площадь контакта расплава с фильтрующим материалом велика, а эффективность фильтрации и удаления шлака выше, чем при использовании сетчатых фильтров. Как правило, чем толще фильтрующий слой, чем мельче размер частиц фильтрующего материала, тем лучше эффект фильтрации. Однако если размер частиц слишком мал, это повлияет на скорость потока расплава и снизит производительность.
Метод фильтрации с использованием жестких микропористых материалов
Существует два типа жестких микропористых фильтров: керамические микропористые трубчатые фильтры и керамические фильтрующие пластины.
Керамические микропористые трубчатые фильтры
Керамический микропористый трубчатый фильтр изготавливается из корундового песка определенного размера частиц и низкокремниевого стекла в качестве связующего. Он формируется путем прессования, сушки при низкой температуре и спекания при высокой температуре. Это жесткий фильтр с однородными порами. При прохождении металлического расплава, содержащего шлак, шлак отделяется от расплава под действием трения, адсорбции, инерционного осаждения и других эффектов, возникающих при контакте со стенками трубы, а металлический расплав может проходить через микропоры. Данный метод позволяет отфильтровывать твердые включения, размер которых меньше размера пор, и является одним из наиболее надежных способов фильтрации. Недостатком является высокая стоимость фильтрации, а также то, что иногда в фильтре может застревать устройство для утончения зерна.
Керамические фильтрующие пластины из пенокерамики
Этот керамический пенопластовый фильтр Пластина (CFF) представляет собой пористое керамическое изделие, напоминающее губку; она изготавливается из оксида алюминия, оксида хрома и т. д. Керамический пенофильтр обладает уникальным трехмерным сетчатым каркасом и структурой взаимопроникающих пор, а его толщина составляет около 20–60 мм. Показатель PPI (pores per inch) — это количество пор на дюйм длины, используемое для обозначения технических характеристик изделия. Керамическая фильтрующая пластина является хрупкой, поэтому после установки её необходимо тщательно очищать.