Aluminiumoxid-Keramikschaumfilterplatten sind für die Verbesserung der Qualität von Aluminiumschmelzen unerlässlich. Sie bestimmen maßgeblich die nachfolgenden Verarbeitungsergebnisse und die Qualität der Endprodukte. Daher genießt die Reinigung von Aluminiumschmelzen weltweit große Aufmerksamkeit in der Industrie.

Die Verunreinigung von flüssigem Aluminium hat vielfältige Ursachen. Beim Schmelzen ist das flüssige oder halbschmelzflüssige Aluminium der Ofenatmosphäre ausgesetzt. Es reagiert mit Wasserdampf und unterliegt dabei der Oxidation und Wasserstoffaufnahme. Dies führt zur Bildung verschiedener nichtmetallischer Einschlüsse, wie beispielsweise Ofenauskleidungsrückstände, Chloride und Carbide aus Flussmitteln sowie grobe intermetallische Partikel. Auch die Rücklaufspäne stammen aus unterschiedlichen Quellen, darunter Prozessabfälle aus internen Produktionsverfahren und zugekaufte Späne, die verschiedene Nicht-Aluminium-Verunreinigungen enthalten. Diese Verunreinigungen verursachen Lunker und Einschlussfehler in den Gussblöcken, verringern die Reinheit der Schmelze und beeinträchtigen die Verarbeitbarkeit, die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und die Oberflächenqualität der Fertigprodukte.

Die Filterplatte aus Aluminiumoxid-Keramikschaum entfernt effizient feinste Einschlüsse im Mikrometerbereich aus flüssigem Aluminium, wandelt turbulente Metallströmungen in stabile, laminare Strömungen um und optimiert die Formfüllung. Dank ihrer einzigartigen Mullit-Korund-Struktur zeichnet sich das Produkt durch hohe mechanische Festigkeit, günstige chemische Stabilität und ausgezeichnete Erosionsbeständigkeit gegenüber flüssigem Aluminium aus. Porengröße und offene Porosität werden präzise kontrolliert, um stabile Filtrationsergebnisse zu erzielen. Eine Dichtung aus Keramikfasern umschließt die Filterplatte und dichtet das Innere des Filterkastens ab, um zu verhindern, dass ungefiltertes flüssiges Metall durch Spalten austritt.

I. Hauptanwendungsgebiete

1. Schmelzereinigungsverfahren für die Aluminium- und Aluminiumlegierungsherstellung;

2. Filtration für Kupferlegierungsguss. Nichteisenmetallschmelzen wie Messing, Bronze, Zink und Zinn neigen beim Gießen zur Oxidation und zur Bildung nichtmetallischer Einschlüsse, was zu hohen Ausschussraten führt. Keramische Schaumstofffilterplatten können die Ausschussraten deutlich reduzieren. Für die Kupferlegierungsfiltration werden im Allgemeinen Cordieritfilter mit Porengrößen von 20 oder 30 PPI ausgewählt;

3. Katalysatorträger für die Abgasreinigung von Kraftfahrzeugen. Keramischer Schaum zeichnet sich durch eine große spezifische Oberfläche, gute thermische Stabilität, Verschleißfestigkeit, Beständigkeit gegen Schadstoffe und geringe Dichte aus und ist daher ein gängiger Träger für Abgaskatalysatoren. Am Abgasrohr von Benzinmotoren montiert, wandelt er schädliche Gase wie CO, HC und NOₓ mit einer Umwandlungsrate von über 90 % in Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff um. Bei Dieselmotoren kann die Reinigungsrate von Kohlenstoffpartikeln 50 % übersteigen. Nach Ablagerung von Kohlenstoffpartikeln auf dem Filterelement kann die Regeneration durch katalytische Oxidation oder elektronisch gesteuerte Verbrennung für den kontinuierlichen Einsatz erfolgen.

4. Spezielle Hochtemperaturfelder. Dank seiner hervorragenden Wärmestrahlungseigenschaften wird es zur Verbesserung des Wärmetransfers und in der Verbrennungstechnologie poröser Medien eingesetzt. Es dient außerdem als Träger für mit Nanotitandioxid beladene Photokatalysatoren. Angeregt durch ultraviolettes Licht, zersetzt es organische Substanzen und Mikroorganismen und reinigt so die Luft. Darüber hinaus findet es Verwendung als Füllmaterial für Chemietürme, als Gasverteilungsmaterial und als energiesparende Brennerplatte für Gasherde.

II. Filtrationsmechanismus

1. Filterkucheneffekt. Die dreidimensionale poröse Struktur des Keramikschaums fängt Schlacke mechanisch ab. Beim Durchfließen des geschmolzenen Metalls werden Einschlüsse, die größer als die Oberflächenporen sind, auf der Einlassseite zurückgehalten und sammeln sich dort an, um allmählich einen Filterkuchen zu bilden. Dieser Filterkuchen verengt die Strömungskanäle weiter und fängt feinere Verunreinigungen auf. Auch Spalten und Totzonen im Inneren des Keramikkörpers können Einschlüsse zurückhalten und so den Filterkucheneffekt intern erzeugen.

2. Oberflächenadsorptionseffekt. Durch die poröse Struktur wird das geschmolzene Metall in feine Ströme zerteilt, wodurch die Kontaktwahrscheinlichkeit zwischen Einschlüssen und Filtermedium erhöht wird. Die Oberfläche der Filterplatte weist mikrokonkav-konvexe Strukturen von 1–10 μm auf, die Verunreinigungen durch elektrostatische Adsorption und Adhäsion einfangen;

3. Rektifikationseffekt. Nach der Aufteilung des Schmelzstroms verringert sich der äquivalente Strömungsdurchmesser und die Reynolds-Zahl sinkt, wodurch die Strömung laminar wird. Unter laminaren Bedingungen ist die Dichte der Einschlüsse deutlich geringer als die von flüssigem Aluminium, sodass die Einschlüsse ausreichend Zeit haben, aufzusteigen und sich abzutrennen. Die Filterplatte erhöht den Strömungswiderstand, reduziert die Schmelzgeschwindigkeit im Verteilerkanal, fördert das Aufsteigen der Schlacke und hält Schlacke im oberen Bereich des Verteilerkanals zurück, um die Schlackenblockierung zu unterstützen.

III. Anwendungsvorteile

Gereinigtes, flüssiges Aluminium bietet bemerkenswerte Vorteile für die Verarbeitung von Aluminiumprodukten wie Blechen, Bändern, Folien und Profilen. Für die Herstellung von Profilen aus der Aluminiumlegierung 6063 sind die Vorteile wie folgt:

1. Höhere Extrusionskapazität. Nach der Filtration steigt die Extrusionsgeschwindigkeit um etwa 20 % und die Gesamtproduktivität um fast 15 %.

2. Längere Lebensdauer der Werkzeuge und weniger Wartungsaufwand;

3. Geringerer Extrusionsdruck. Der Extrusionsdruck wird im Vergleich zu ungefiltertem, geschmolzenem Aluminium um mehr als 3 % reduziert;

4. Deutlich verbesserte Oberflächenqualität der Aluminiumprofile.

Bei Gießanwendungen reduziert es effektiv Einschlussfehler, verbessert die Schneidleistung von Gussteilen, verringert den Werkzeugverschleiß und senkt die Produktionskosten.

IV. Installations- und Betriebsrichtlinien

Die Filtrationseffizienz hängt eng mit der Installation zusammen. Der Einsatz von Filterplatten kann grundlegende Verfahren zur Verunreinigungsentfernung wie Schmelzen, Ofenraffination und Gießen nicht ersetzen. Eine erneute Verunreinigung des gereinigten, flüssigen Aluminiums muss ebenfalls verhindert werden.

1. Richtige Auswahl. Die Abmessungen und die Porendichte (PPI) der Filterplatte müssen auf die Gießmenge, den maximalen Füllstand des flüssigen Aluminiums, das gesamte Filtrationsvolumen und den Reinheitsgrad der Rohaluminiumschmelze abgestimmt sein;

2. Die Vorbehandlung der Schmelze ist unerlässlich. Regelmäßiges Abschöpfen der Schlacke, Ofenreinigung und Ofenraffination sind vollständig durchzuführen. Eine Online-Entgasungsanlage ist unerlässlich, da sie den Wasserstoffgehalt reduziert und einen Teil der Einschlüsse entfernt;

3. Passend zu einem quadratischen feuerfesten Filterkasten, um Abdichtung zu gewährleisten, das Auslaufen von geschmolzenem Aluminium durch Spalten zu verhindern und ein Aufschwimmen und Versagen der Filterplatte zu vermeiden;

4. Vor Gebrauch vorheizen. Das Gerät sollte etwa 15 Minuten lang mit einem Elektro- oder Gasheizgerät vorgeheizt werden, um Feuchtigkeit zu entfernen und eine stabile Anfangsfiltration zu gewährleisten.

5. Schlacke nicht entfernen, Filterplatte während der Filtration nicht abklopfen oder vibrieren lassen. Die Rinne stets mit flüssigem Aluminium gefüllt halten, um Turbulenzen des Flüssigkeitsspiegels zu reduzieren;

6. Restliches Metall in der Gießrinne und der Filterplatte nach dem Gießen abtropfen lassen. Mit einem Vibrator kann man etwa 1 Minute lang ca. 75 % des zurückgehaltenen flüssigen Aluminiums abschütteln;

7. Reinigen Sie die Umgebung und entnehmen Sie die Filterplatte, nachdem sich die Metallreste verfestigt haben.

V. Produktmerkmale

1. Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Temperaturschocks und Erosion durch geschmolzenes Metall sowie gegen Stöße, geeignet für Hochtemperatur-Arbeitsbedingungen;

2. Fortschrittliches Produktionsverfahren, das Filterplatten in verschiedenen Größen und Porendichten liefert, um den Anforderungen von Aluminiumverarbeitungsunternehmen gerecht zu werden;

3. Strenge Maßtoleranzkontrolle, kompatibel mit automatischen Filterbeladungsanlagen;

4. Hergestellt aus hochreinem Aluminiumoxid, zeichnet sich dieses Material durch gleichmäßige Poren, hohe Temperaturbeständigkeit, gute thermische Stabilität, Verschleißfestigkeit und stabile chemische Eigenschaften aus. Es findet breite Anwendung in der Gießereitechnik, Wasseraufbereitung, chemischen Industrie und im Umweltschutz. Es ist das bevorzugte Material für die Filtration von flüssigem Aluminium und als Katalysatorträger und kann auch zur Schall- und Wärmedämmung eingesetzt werden. Kundenspezifische Formen, Größen und Porendichten (PPI) sind erhältlich.

VI. Produktspezifikationstabelle

Hinweis: Sonderanfertigungen in individuellen Formen sind auf Kundenwunsch möglich.

Mit ihrer stabilen und zuverlässigen Reinigungsleistung ist die Aluminiumoxid-Keramikschaumfilterplatte ein zentrales Verbrauchsmaterial für die Qualitätskontrolle von Schmelzmetallen und die Stabilisierung der Ausbeute beim Gießen von Aluminium- und Nichteisenmetallen. Xinda wählt flexibel die passenden Spezifikationen und Porendichten entsprechend dem Gießprozess vor Ort, der Gießmenge und den Produktanforderungen der Kunden aus, bietet maßgeschneiderte Filtrationslösungen und unterstützt Gießereien dabei, die Gussqualität kontinuierlich zu verbessern und die Produktionskosten zu senken.