نظام إزالة الغازات والتنقية

12 نوفمبر نظام إزالة الغازات والتنقية

نظام إزالة الغازات والتنقية

مع تزايد حجم الطلب على مصبوبات المعادن غير الحديدية، ولا سيما مصبوبات الألومنيوم وسبائك الألومنيوم، يتزايد أيضًا الضغط على المسابك لتحسين جودة المصبوبات، وذلك تماشيًا مع المواصفات الفنية لمعظم التطبيقات الصناعية، بما في ذلك قطاعات البناء والهندسة والنقل، ولا سيما قطاعي الفضاء والسيارات حيث ازداد استخدامها بسرعة خلال السنوات القليلة الماضية. من أجل إزالة الشوائب من المادة المنصهرة للحصول على معدن أنظف وأفضل جودة، فإن إحدى طرق التنقية الأكثر شيوعًا وفعالية التي تستخدمها المسابك هي نظام إزالة الغازات والتنقية. مع تزايد الطلب العالمي على منتجات الألمنيوم المصبوبة من حيث الحجم والجودة، وتزايد عولمة هذه الصناعة، وتزايد المنافسة بين مصانع الصب، يتعين على هذه المصانع تطبيق أكثر العمليات كفاءةً وفعاليةً من حيث التكلفة، من أجل تقديم منتجات مصبوبة بأسعار تنافسية على نطاق عالمي.

المبادئ النظرية لنظام إزالة الغازات والتنقية

تنقسم الشوائب الموجودة في الألومنيوم المنصهر إلى نوعين رئيسيين: الهيدروجين المذاب والمواد الصلبة

الشوائب غير المعدنية. يخرج الهيدروجين المذاب من المحلول مع تبريد المعدن، مما يؤدي إلى تكوين مسامية غير مرغوب فيها. وتؤدي هذه المسامية، إلى جانب الشوائب الصلبة غير المعدنية، إلى انخفاض القوة وتؤثر سلبًا على الخصائص النهائية للمسبوكات المصنوعة من الألومنيوم.

يحدث في الألومنيوم تفاعل مع بخار الماء على النحو التالي:
2 ألومنيوم + 3 ماء = ثاني أكسيد الألومنيوم + 3 هيدروجين

ثم يتفكك الهيدروجين الجزيئي في المعدن المنصهر:
3 H₂ = 6 H
كما يتفاعل الألومنيوم المنصهر مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي؛ وبالتالي، بالإضافة إلى تفاعل الأكسدة المبين في المعادلة (أ)، يحدث أيضًا التفاعل التالي:
4 Al + 3 O₂ = 2 Al₂O₃

نظام إزالة الغازات والتنقية — مقاومة الأكسدة
ينتج عن هذا التفاعل تكوّن طبقة أكسيدية على سطح المعدن المنصهر أثناء عملية الصهر وأي عملية نقل لاحقة للمعدن المنصهر. وتصبح الأكاسيد المتولدة محصورة في كتلة المادة المنصهرة، ثم تنتقل إلى المكون المصبوب النهائي. ويمكن أن تأتي شوائب غير معدنية أخرى، مثل الكربيدات أو النتريدات أو البوريدات، من مصادر مثل مادة البوتقة أو المواد المقاومة للحرارة الأخرى.

ستؤدي أي شوائب تنشأ إلى حدوث عيوب في بنية المسبوكات، وبالتالي سيكون لها تأثير سلبي على الخصائص الميكانيكية، كما ستؤدي إلى صعوبات في المعالجة الآلية وإلى احتمال حدوث أضرار في الآلات المكنية.

لذلك، من الضروري إزالة الهيدروجين المذاب والشوائب غير المعدنية من المعدن المنصهر قبل الصب لتحقيق الجودة المثلى. وتتمثل المعالجة التي تم تطويرها لتنقية المعدن في عملية فيزيائية تتضمن استخدام غاز خامل كمواد صهر. حيث ينتشر الهيدروجين المذاب في المادة المنصهرة إلى الفقاعات الصاعدة لغاز الصهر، ويتم نقله إلى سطح المادة المنصهرة، وتعتمد هذه العملية على خطوتين رئيسيتين:
سرعة انتشار الهيدروجين عبر طبقة الحدود الانتشارية إلى فقاعات الغاز الخامل
تركيز الهيدروجين في فقاعات الغاز الخامل

يُعد الانتشار المرحلة الحاسمة في عملية إزالة الغازات؛ ولذلك، فإن المتطلبات التالية ضرورية لتحقيق الكفاءة المثلى في إزالة الغازات:
صغر حجم فقاعات الغاز الخامل مع طول مدة بقائها في المعدن المنصهر. وهذا يضمن مساحة تلامس كبيرة بين فقاعة الغاز الخامل والمعدن المنصهر، وبالتالي معامل نقل كتلة أعلى فيما يتعلق بطبقة الانتشار
توزيع واسع ومتسق لفقاعات الغاز الخامل على كامل المقطع العرضي للمعدن المنصهر
حركة كافية للمادة المنصهرة تُسرّع نقل الهيدروجين إلى فقاعة الغاز الخامل
سطح هادئ لحوض المادة المنصهرة لتجنب امتصاص كمية جديدة من الهيدروجين نتيجة التفاعل مع الغلاف الجوي.

تتم إزالة الأكاسيد والشوائب غير المعدنية الأخرى بشكل أساسي عن طريق عملية التعويم، حيث تلتصق فقاعات الغاز الخامل الصغيرة بالأكاسيد وتدفعها إلى سطح الحمام. وتنطبق المبادئ التي تُستخدم في إزالة الهيدروجين أيضًا على إزالة الأكاسيد.

مقالات ذات صلة:

نظام إزالة الغازات من الألومنيوم نظام إزالة الغازات من الألومنيوم معلومات حول صب المعادن - إزالة الغازات من الألومنيوم 1 إزالة الغازات من سبائك الألومنيوم إزالة الغازات من الألومنيوم آلات إزالة الغازات الدوارة إزالة الغازات من الألومنيوم في مصهر «ألكان» آلة إزالة الغازات من الألومنيوم المنصهر إزالة الغازات من المعادن إزالة الغازات من الألومنيوم عبر الإنترنت إزالة الغازات من الألومنيوم المنصهر وحدات إزالة الغازات من الألومنيوم معالجة إزالة الغازات من الألومنيوم جهاز تنقية الألومنيوم وآلة إزالة الغازات