7 أكتوبر المرشح ذو الطبقة العميقة المستخدم في صهر سبائك الألومنيوم 3104

Posted at 01:29h in غير مصنف by تقنيات الإعلانات 0 Comments

0 Likes

استخدام مرشح الطبقة العميقة في صهر سبائك الألومنيوم 3104

1. تجربة استخدام مرشح الطبقة العميقة في صهر سبيكة 3104

يستخدم هذا الاختبار جهاز قياس الخبث من طراز «Prefil-footprint» لأخذ العينات عند مخرج مرشح ذو طبقة عميقة تم تطبيقها على خط إنتاج صهر وصب سبائك الألومنيوم 3104 في أحد مصانع معالجة الألومنيوم. وترد شروط أخذ العينات في الجدول 1. وأُجري التحليل المعدني والتحليل الكمي للشوائب على عينات الخبث، وتم تحديد أنواع وكميات الشوائب الموجودة في سائل سبائك الألومنيوم في فترات مختلفة من استخدام المرشح ذي الطبقة العميقة.

التحليل الطيفي لتحديد نوع الشوائب التي يتم ترشيحها بواسطة مرشح الطبقة العميقة. خلال عملية الصب، يتمتع مرشح الطبقة العميقة بعمر تشغيلي طويل، ويمكن تقسيم عملية الاستخدام بأكملها إلى مراحل مبكرة ووسطى ومتأخرة، كما يمكن إجراء عمليات صب متعددة في كل مرحلة. في الاختبار، تمثل فترة الاستخدام «أ» المرحلة الأولى من عملية الصب لمرشح الطبقة العميقة، بينما تمثل «ب» و«ج» و«د» المراحل المبكرة والوسطى والمتأخرة من العمر التشغيلي الكامل لمرشح الطبقة العميقة (DBF)، ومن بينها يمثل «c1» و«c2» الاستخدام المتوسط الأجل لمرشح الطبقة العميقة. مرحلة بدء التشغيل ومرحلة نهاية عملية الصب لنفس عملية الصب.

2. تحليل النتائج

2.1 تحليل أنواع الإدراج

عند مخرج فرن DBF، تتمتع المادة المنصهرة بجودة جيدة بعد سلسلة من المعالجات أثناء التشغيل مثل إزالة الغازات والترشيح، وتكون عينة الخبث نظيفة نسبيًا، مع وجود كمية قليلة من الشوائب عند السطح الفاصل بين كعكة الترشيح والمادة المنصهرة. وبالنظر إلى الشكل المورفولوجي للشوائب، فإن أنواعها تشمل طبقة أكسيد رقيقة، و MgO، ومكعبات (شوائب مكعبة)، والإسبنيل، وبقايا جهاز التكرير TiB: كما هو موضح في الشكل 1. ويُعد كل من طبقة الأكسيد الرقيقة، والشوائب المكعبة، والإسبينيل أكاسيدًا تتكون من عناصر الألومنيوم (Al) والمغنيسيوم (Mg) والأكسجين (O). وتكون طبقة الأكسيد الرقيقة على شكل خطوط رفيعة ذات فروع، وغالبًا ما تكون مصحوبة بشوائب سوداء تشبه اللويحات أو الحبيبات؛ أما MgO فهو عبارة عن شوائب حبيبية دقيقة مستديرة بنية أو سوداء اللون؛ أما الإسبينيل (MgAl₂O₄.) عبارة عن شوائب سوداء حبيبية أو غير منتظمة الشكل، تنشأ في الغالب عن تفاعل MgO وAl₂O₃; ؛ الشوائب المكعبة هي مربعات سوداء صلبة تتكون من أكاسيد الألومنيوم والمغنيسيوم والأكسجين. وتتشابه هذه الأنواع من الشوائب في تركيبتها، وغالبًا ما تظهر معًا.

ومن المكونات الشائعة الأخرى في ذوبان سبائك الألومنيوم 3104 عند مخرج وحدة التكرير (DBF) بقايا وحدة التكرير TiB₂. ونظرًا لوجود العنصر B، فإن TiB₂ وقد لوحظت تحت المجهر بلون أصفر أو أصفر مائل للبني، وغالبًا ما تتجمع في مجموعات ذات أشكال غير منتظمة، كما هو موضح في الشكل 1د. ونظرًا لوجود شوائب، تلتصق كمية صغيرة من جزيئات TiB بحافة طبقة الأكسيد ومرشح الرغوة الخزفي.

2.2 التحليل الكمي للشوائب

أُجريت الملاحظة المعدنية لعينة «Prefil»، وحُسب محتوى كل شوائب في عينة الخبث باستخدام طريقة المساحة، وكانت النتيجة هي مساحة الشوائب لكل كيلوغرام من الألومنيوم المنصهر (مم²/كغ). يوضح الشكل 2 نتائج التحليل الكمي للشوائب في المعدن المنصهر عند مخرج فرن DBF عند اختلاف معدل إنتاج المعدن المنصهر.

في المرحلة الأولى من عملية الصب باستخدام تقنية DBF، تكون قدرة الاحتفاظ بالشوائب ضعيفة، ثم مع زيادة سعة الترشيح، ينخفض عدد الشوائب في المادة المنصهرة تدريجيًا، وتزداد كفاءة الترشيح. وترتبط هذه الظاهرة بقدرة التبلل بين الألومنيوم المنصهر ووسائط الترشيح المصنوعة من الألومينا. وترتبط قابلية ترطيب الألومنيوم المنصهر على الألومينا ارتباطًا وثيقًا بعملية تنقية المادة المنصهرة. عند درجات حرارة أقل من 800 درجة مئوية، يكون نوع الرابطة بين الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم رابطة جزيئية؛ وتتراوح قيمة زاوية الترطيب بين 150 و160 درجة مئوية. وقد أظهرت سارينا باو وزملاؤها أن زاوية الترطيب θ ترتبط العلاقة بين الألومنيوم المنصهر وـ Al₂O₃ الصلب ارتباطًا أسيًّا بنظام الزمن، كما هو موضح في المعادلة (1).

θ = A × exp(-t/t₁) + θ₀