Система дегазации и очистки

12 ноября Система дегазации и очистки

Posted at 05:48h in Новости by AdTech 0 Comments

0 Likes

Система дегазации и очистки

В связи с ростом спроса на отливки из цветных металлов, особенно из алюминия и алюминиевых сплавов, на литейные предприятия оказывается все большее давление с целью повышения качества отливок, поскольку технические требования к большинству промышленных областей применения — включая строительство, машиностроение, транспорт, в частности аэрокосмическую и автомобильную отрасли, где их использование за последние несколько лет стремительно возросло, — становятся все более строгими. Для удаления примесей из расплава с целью получения более чистого металла более высокого качества одним из наиболее распространенных и эффективных методов очистки, применяемых литейными предприятиями, является Система дегазации и очистки. В связи с ростом мирового объема производства и повышением требований к качеству алюминиевых отливок, а также в условиях усиливающейся глобализации отрасли и обострения конкуренции между литейными предприятиями, литейные предприятия вынуждены применять максимально эффективные и экономичные технологические процессы, чтобы предлагать отливки по конкурентоспособным ценам на мировом рынке.

Теоретические принципы работы системы дегазации и очистки

Примеси, содержащиеся в расплавленном алюминии, делятся на два основных типа: растворенный водород и твердые примеси

неметаллические включения. При охлаждении металла растворенный водород выделяется из раствора и образует нежелательную пористость. Эта пористость в сочетании с неметаллическими твердыми включениями снижает прочность и негативно влияет на конечные свойства отливок из алюминия.

В алюминии происходит следующая реакция с парами воды:
2 Al + 3 H₂O = Al₂O₃ + 3 H₂

Затем молекулярный водород диссоциирует в расплавленном металле:
3 H₂ = 6 H
Расплавленный алюминий также вступает во взаимодействие с кислородом атмосферы, поэтому помимо реакции окисления, приведенной в уравнении (а), происходит также следующая реакция:
4 Al + 3 O₂ = 2 Al₂O₃

Устойчивость системы дегазации и очистки к окислению
В результате этой реакции в процессе плавки и при последующей переливке расплава на поверхности расплавленного металла образуется оксидная пленка. Образовавшиеся оксиды задерживаются в объёме расплава, а затем попадают в готовую отливку. Другие неметаллические включения, такие как карбиды, нитриды или бориды, могут поступать из таких источников, как материал тигля или другие огнеупорные материалы.

Любые образовавшиеся включения приведут к дефектам в структуре отливки и, следовательно, негативно повлияют на механические свойства; кроме того, они создадут трудности при механической обработке и могут привести к повреждению станков.

Поэтому для достижения оптимального качества крайне важно удалить растворенный водород и неметаллические включения из расплава перед литьем. Разработанная для очистки металла технология представляет собой физический процесс, включающий флюсование инертным газом. Водород, растворенный в расплаве, диффундирует в поднимающиеся пузырьки флюсующего газа и транспортируется к поверхности расплава; этот процесс состоит из двух основных этапов:
Скорость диффузии водорода через диффузионный пограничный слой в пузырьки инертного газа
Концентрация водорода в пузырьках инертного газа

Диффузия является этапом, определяющим скорость дегазации, поэтому для обеспечения оптимальной эффективности дегазации необходимо соблюдать следующие требования:
Небольшой размер пузырьков инертного газа с длительным временем пребывания в расплаве. Это обеспечивает большую площадь контакта между пузырьком инертного газа и расплавом и, следовательно, более высокий коэффициент массопереноса по отношению к диффузионному слою
Равномерное распределение пузырьков инертного газа по всему поперечному сечению расплавленного металла
Достаточная циркуляция расплавленного материала, ускоряющая перенос водорода к пузырьку инертного газа
Спокойная поверхность ванны расплавленного материала, что позволяет избежать поступления нового водорода в результате реакции с атмосферой.

Оксиды и другие неметаллические включения удаляются в основном методом флотации, поскольку мелкие пузырьки инертного газа прилипают к оксидам и выносят их на поверхность ванны. Принципы, действующие при удалении водорода, применимы и к удалению оксидов.