Filtro de espuma cerámica para la filtración de metal fundido

3 de septiembre Filtración de metal fundido mediante filtro de espuma cerámica

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Filtración de metal fundido mediante filtro de espuma cerámica

La fabricación de lingotes y palanquillas de aluminio para la producción de productos de aluminio de alta calidad requiere que el aluminio fundido esté relativamente libre de inclusiones, como sólidos insolubles o impurezas líquidas inmiscibles.
Esto es necesario para que los lingotes o palanquillas, tras pasar por las siguientes fases de producción, cumplan los estrictos requisitos exigidos a los productos de alta calidad.
como materiales de embalaje rígidos y flexibles, productos para la industria aeroespacial (perfiles extruidos, chapas finas y gruesas, piezas forjadas), productos litográficos, tubos de refrigeración para la industria de la automoción y acabados brillantes.
En la fabricación de aluminio fundido, se forman impurezas o inclusiones insolubles a lo largo de todo el proceso, desde la extracción del metal del mineral hasta el envejecimiento, la aleación y la fundición.

Durante el proceso de reducción electrolítica primaria de las impurezas e inclusiones, se forman alúmina insoluble, carburos de aluminio, fluoruro de sodio y aluminio procedente del baño electrolítico y una costra de alúmina gamma.
Durante las fases de envejecimiento en el horno y de aleación, las impurezas y las inclusiones dan lugar a la formación de espinela de alúmina-magnesio, óxido de magnesio, capas de alúmina gamma y residuos del horno. Durante el trasvase del metal en la colada, las impurezas y las inclusiones forman sales de cloruro, coágulos de boruro de titanio, restos de materiales refractarios destruidos y costras de alúmina gamma.

Se recomienda utilizar un filtro de espuma cerámica para la filtración del metal fundido, con el fin de eliminar las inclusiones mediante filtración en la última etapa tecnológica antes de solidificar el aluminio fundido en un lingote o una palanquilla.

Los filtros de espuma cerámica para la filtración de metal fundido, destinados a las fundiciones de aluminio, se desarrollaron a principios de la década de 1970, y la primera aplicación industrial de esta tecnología tuvo lugar en 1974 en la fabricación de lingotes planos para la producción de materiales de laminación finos y gruesos.
Los filtros de espuma cerámica para la filtración de metal fundido son filtros monolíticos desechables y sustituibles que se utilizan para una única colada.
El tamaño de los poros del filtro oscila entre 4 y 28 poros por cm (de 10 a 70 poros por pulgada lineal), lo que corresponde a un diámetro de poro de aproximadamente 0,036-0,26 cm. Los filtros de espuma cerámica suelen tener una sección transversal cuadrada con dimensiones que van desde 22,86 cm × 22, 86 cm × 5,08 cm hasta 66,04 cm × 66,04 cm × 5,08 cm, con un bisel de 17° en los bordes para su ajuste en un recipiente filtrante refractario.
Se coloca una junta de papel de fibra en el chaflán del borde para ejercer una carga de compresión lateral que mantenga el filtro en su sitio dentro de la cubeta y evite que el metal se cuele por el borde del filtro.
El material fibroso de la junta suele tener un grosor de entre 0,317 y 0,476 cm y, por lo general, está compuesto por fibra de silicato.
A menudo se añade vermiculita al material de sellado, que se expande al calentarse para aumentar la presión de sellado.
La duración habitual de su uso en aluminio fundido oscila entre 30 y 120 minutos.

El uso de material granular de óxido de aluminio en un filtro de espuma cerámica debería parecer una opción obvia para cualquier experto en el campo de los materiales refractarios utilizados para contener aluminio fundido y sus aleaciones.
La alúmina es relativamente inerte desde el punto de vista químico en el aluminio fundido y en sus aleaciones más comunes, incluidas las que contienen magnesio.
También se utiliza ampliamente como material granular en los refractarios de los hornos, tanto para la fundición como para contener aleaciones de aluminio fundidas.
Además, antes de la aparición de los filtros desechables de espuma cerámica reemplazables para filtrar el aluminio fundido, se utilizaban filtros con relleno laminar de alúmina.
Filtro de espuma cerámica Los recipientes con material de relleno son grandes recipientes calentados que contienen granos sueltos de alúmina laminar y que se utilizan para realizar fundiciones repetidas durante varios días o incluso semanas.
El prolongado tiempo de exposición del metal fundido a materiales agregados no ligados, como en el caso de los filtros con materiales de relleno y refractarios, requiere el uso de un material granular químicamente inerte, como el óxido de aluminio.

Sin embargo, la alúmina presenta un coeficiente de expansión térmica lineal relativamente elevado (8,0 × 10⁻⁶ / °C), y las formas monolíticas de alúmina, como los filtros de espuma cerámica, presentan una baja resistencia al calor debido a las elevadas tensiones térmicas generadas por la combinación de los gradientes térmicos resultantes de un calentamiento desigual y un elevado coeficiente de expansión térmica. Durante el precalentamiento y el contacto inicial con el material fundido.