Металлургический фильтр способен удалять только те включения, которые уже находятся в потоке расплава, а с помощью фильтра для расплавленного металла можно удалить лишь неплавкие примеси. Идея снижения количества включений в отливках столь же древняя, как и само литье. В 1920-х и 1930-х годах для черных металлов с большой разницей в плотности металлических включений использовалась система литниковых каналов, позволяющая создавать шлаковый мешок для улавливания включений. Плоский литник применяется для повышения способности литникового канала улавливать включения и эффективен в отношении оксидных пленочных включений. Фильтрующий элемент был разработан в 1960-х годах для улавливания крупных частиц. Керамические пенопластовые фильтры Начало промышленного применения пришлось на 1970-е годы, в основном в алюминиевых сплавах. С 1980-х годов эта технология стала применяться в чугуне, а впоследствии — и в литой стали, где сложная конструкция литниковых каналов была заменена фильтром, что дало более высокие результаты.
Механизм фильтрации металлургического фильтра
Механизм фильтрации сетчатого фильтра заключается в том, что передняя (входная) часть фильтра задерживает крупные включения, размер которых превышает размер ячеек сетки.
Механизм многоступенчатой фильтрации обеспечивается за счет включений, первоначально задерживаемых на поверхности фильтра. Включения меньшего размера задерживаются включениями большего размера.
Процесс глубокой фильтрации происходит во всём объёме фильтра. Принцип действия основан на прилипании включений к стенкам керамического фильтра и взаимном сцеплении между включениями.
Керамический пенофильтр основан на системе взаимосвязанных пятигранных ячеек. Пенофильтр изготавливается путем погружения полиуретановой пены в соответствующую керамическую суспензию. После выжигания пены получается каркас керамического фильтра. Его пористость определяется пористостью использованной пены. Пористость оценивается по количеству пор на дюйм (254 мм), обозначаемому как ppi (pores per inch, то есть количество пор на дюйм). При литье обычно используются фильтры с пористостью 20, 30 и 50 ppi. Значение PPI не является фактическим значением — это всего лишь код. Фактическое значение PPI ниже указанного на маркировке.
Поток металла в литнике обычно носит турбулентный характер. Турбулентность вызывает эрозию стенок литникового канала и окисление металла, что приводит к увеличению количества включений и улавливанию газа. Характер течения зависит от типа сплава, формы литниковой системы, изменения направления потока металла и скорости течения. При прохождении через фильтр поток становится спокойным — турбулентный поток превращается в ламинарный. Через некоторое расстояние турбулентность вновь появляется, но, как правило, в меньшей степени, чем до фильтра. Это очень важно для литья алюминиевых сплавов.