نظام إزالة الغازات من الألومنيوم بالدوران بواسطة وحدة إزالة الغازات

يعمل نظام إزالة الغازات الدوار من الألومنيوم عن طريق تدوير فوهة وحدة إزالة الغازات. وتحتوي الفوهة الدوارة على عمود دوار، ودوار مزود بشفرات (متصل بالعمود الدوار)، وجسم ثابت مزود بشفرات. ويمكن أن يوفر تفاعل هذه الأجزاء الشكل المطلوب للفقاعات في المادة المنصهرة. يخرج الغاز المكرر إلى مادة الألومنيوم المنصهرة عبر الفجوة الصغيرة بين الدوار والجزء الثابت. وهذا جهاز إزالة الغازات يمكن أن ينتج نمط تدفق معين في المعدن المجاور أثناء تشغيله. تتحرك الفقاعات المتولدة مع متجه التدفق المُركَّب وتنتشر إلى الخارج، ولها مكون اتجاهي نزولي بالنسبة للمحور الرأسي لجهاز النفخ.

إزالة الغازات من الألومنيوم بالطريقة الدوارة

تتميز أنماط التدفق هذه بالمزايا التالية: أولاً، توفر تأثيرًا عموديًا لخلط المادة المنصهرة، كما أن التدفق الهابط للجهاز (بالاقتران مع الشفرة الدوارة) يمكن أن يحول الغاز الدقيق إلى فقاعات صغيرة منفصلة. ثانيًا، يمكن للفقاعات أن تتشتت بسرعة من نقطة الحقن في المادة المنصهرة، مما يمنع تراكم الفقاعات في المنطقة التي تبلغ فيها تركيز الفقاعات أعلى مستوياته؛ ثالثًا، يطول زمن بقاء الفقاعات المتشتتة جيدًا في المادة المنصهرة بسبب الجاذبية، حيث لا تستطيع الفقاعات الصعود إلى السطح على الفور.

إزالة الغازات من الألومنيوم بالطريقة الدوارة

في نظام إزالة الغازات الدوار للألمنيوم، يُعد التدفق المفرط للعنصر السطحي أمرًا غير مرغوب فيه لعدة أسباب. أولاً، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة المساحة السطحية للمعدن، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل التفاعل مع الغاز النشط الذي قد يكون موجودًا. على سبيل المثال، يتفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين طبقة من أكسيد الألومنيوم، ويتفاعل مع بخار الماء في الهواء لتكوين الهيدروجين وطبقة أكسيد في المعدن. بالإضافة إلى ذلك، عندما تحمل فقاعات التكرير الجسيمات الصلبة إلى سطح المعدن المنصهر، فإن تدفق العناصر السطحية سيمنع هذه الجسيمات من الانفصال عن الفقاعات ويخلطها في طبقة الرغوة المتكونة على الألومنيوم المنصهر. يمكن أن يؤدي التدفق المفرط للعناصر السطحية إلى تشتيت الرغوة في الألومنيوم المنصهر مرة أخرى. بالإضافة إلى تدفق العناصر السطحية، فإن التيارات الدوامة الموجودة على سطح المعدن المنصهر وأسفله في المفاعل غير مرغوب فيها أيضًا. إن وجود الدوامات، خاصة عند المحور الرأسي المركزي، يميل إلى التقاط وامتصاص جزيئات الرغوة والخبث، وإعادتها إلى المعدن المنصهر، مما يزيد من العبء على نظام التكرير. هذه المشكلة خطيرة للغاية، خاصة بالنسبة لنظام المعالجة “المباشر” الذي يتميز بمعدل تدفق معدني مرتفع، حيث تقل مدة البقاء العادية للمعدن المدخل في المفاعل عن 5 دقائق.

يميل تشكل التدفق الحلزوني إلى دفع الألومنيوم المنصهر والرغوة والبقع المنصهرة القريبة من الجزء الثابت إلى التحرك نحو الأسفل. ولذلك، فإن جهاز إزالة الغازات هذا يعاني من عدم فعالية ذاتية، على الأقل إلى حدٍ ما. وفي الواقع، يمكن أن تؤدي الشوائب إلى عودة الألومنيوم إلى حالة الانصهار مرة أخرى. التأثير المشترك للدوامة والتدفق الحلزوني يجعل الجهاز لا ينتج سوى تأثيرات تكرير محدودة، ولا يمكنه تجنب هذه المشكلة. وبما أن جهاز إزالة الغازات لا يمكنه منع التيار العرضي والتدفق الحلزوني، فإن الطريقة الوحيدة لتقليل التأثير الضار للتيار العرضي والتدفق الحلزوني هي تقليل سرعة دوران الدوار. ومع ذلك، عندما تكون سرعة الدوار منخفضة، لا يكون تأثير انقسام تدفق الهواء إلى فقاعات دقيقة هو الأمثل، ولا يمكن الحصول على الفقاعات الدقيقة المتناثرة ذات مساحة التلامس الإجمالية الكبيرة.