Оксидную пленку и частицы примесей, находящиеся в алюминиевом расплаве, трудно полностью удалить в печи с большой открытой поверхностью. Использование флюса с помощью устройства для распыления порошка дает лучший результат, но все же достичь полной очистки алюминиевого расплава по-прежнему сложно. Поэтому, помимо использования флюса для удаления части загрязняющих примесей в печах большой вместимости, на современных литейных цехах также применяется онлайновое очистительное устройство за пределами печи для проведения комплексной очистки расплавленного алюминия, вытекающего из печи-держателя, с целью полного удаления остаточных газов и шлака из расплавленного алюминия.
Принцип работы устройства для очистки в режиме реального времени, установленного вне печи
Принцип работы устройства очистки, расположенного вне печи, заключается в обеспечении полного контакта расплавленного алюминия и газа в небольшой очистной печи, оснащенной нагревателем, с тем чтобы водород, присутствующий в расплавленном алюминии, диффундировал в инертные пузырьки с нулевым парциальным давлением водорода и выходил из из расплава. Твердый шлак, взвешенный в жидком алюминии, также адсорбируется на поверхности пузырьков и удаляется вместе с ними. После очистки в процессе производства содержание водорода в жидком алюминии может быть снижено до половины исходного значения; неметаллические включения диаметром менее 50 мкм могут быть удалены с помощью 50%. Это важно для производства алюминиево-магниевых сплавов и прямой отбора жидкого алюминия из электролитических ячеек для производства алюминия.
Газ может распыляться в виде мельчайших пузырьков в расплав алюминия через вращающееся сопло, распылительное сопло или пористую керамическую пластину. Очиститель, установленный снаружи печи, имеет патентное название изобретателя. Для предотвращения вторичного загрязнения расплава алюминия в очистительной печи некоторые устройства также покрывают поверхность расплава алюминия слоем газа. В качестве инертного газа может использоваться азот или аргон. В качестве азота необходимо использовать азот высокой чистоты с чистотой более 99,995%, точка росы которого ниже -70 ℃. Чистота аргона должна быть выше 99,98%, а содержание воды и кислорода — менее 0,01%. Стоимость аргона выше, чем азота, но его преимущество заключается в том, что он не вступает в реакцию с расплавленным алюминием с образованием соединений при высоких температурах. После очистки расплавленного алюминия в режиме реального времени содержание водорода должно быть ниже 0,12 мл/100 г (Al). Для продукции со строгими требованиями к качеству содержание водорода должно быть ниже 0,10 мл/100 г (Al).
Время прохождения расплавленного алюминия через очистное устройство очень короткое. После обработки мелкие шлаковые частицы и включения небольшого размера трудно отделить от расплавленного алюминия за столь короткий промежуток времени. Для обеспечения чистоты расплавленного алюминия все внешние очистные устройства оснащены фильтрующим устройством, предназначенным для удаления взвешенных частиц. Примеси в расплавленном алюминии имеют вид плёнки или частиц; толщина плёнки составляет 0,1–0,5 мкм, а длина или ширина — 10–5000 мкм; диаметр частиц составляет 0,1–50 мкм; примеси включают оксиды, такие как Al₂O₃, SiO₂, MgO, а также AlF₃, Al₄C₃, AlN и другие неоксидные соединения.
В фильтре для жидкого алюминия, как правило, используются пенокерамические пластины. Когда жидкий алюминий проходит через извилистые и сообщающиеся каналы в пенокерамике, внутренние примеси оседают на стенках каналов под действием гидродинамики, инерции, перехвата, столкновений, адсорбции и т. д., что позволяет очищенному жидкому алюминию поступать в литейную и прокатную литьевые пластины. Эффективность фильтрации пенокерамической пластины напрямую зависит от диаметра микропор, однако диаметр улавливаемых примесей значительно меньше среднего диаметра микропор. Пенокерамические пластины обычно заменяют один раз за цикл работы печи, чтобы обеспечить проходимость расплавленного алюминия и предотвратить повторное попадание в расплав алюминия примесей и частиц шлака, осевших в порах.