تتم عملية إزالة الغازات في الفرن بشكل أساسي في الفرن الثابت. وتتمثل مواد التكرير المستخدمة في إزالة الغازات في: مادة التذويب، ورابع كلوريد الكربون، وسداسي كلورو الإيثان، والكلور، وغيرها من الغازات المختلطة. وتُعد هذه الطريقة مناسبة للإنتاج شبه المستمر. ومع ذلك، بالنسبة للإنتاج المستمر، فإن عملية التكرير عند نقل الحمولة أو عند شحن نصف الفرن ستؤدي بسهولة إلى إثارة الشوائب المترسبة، مما سيؤثر على جودة المادة المنصهرة، كما أنه ليس من السهل التحكم في حجم الفقاعات أثناء التكرير داخل الفرن، ولا يكون تأثير التكرير مثاليًا. يوصى باستخدام إزالة الغازات أثناء التشغيل. إذا كنت بحاجة إلى إزالة الغازات داخل الفرن، فمن الأفضل إجراء عملية التكرير في فرن الصهر لإبقاء الفرن الثابت في وضع الاستعداد. وفي الوقت نفسه، يُوصى بإجراء التحسينات المناسبة على نظام تزويد التدفق بين فرن الصهر والفرن الثابت لتقليل شفط الهواء وتكوّن الخبث عند خفض درجة حرارة الفرن.
في الوقت الحالي، تتمثل طرق إزالة الغازات عبر الإنترنت الشائعة الاستخدام في الداخل والخارج في: طريقة SNIF، وطريقة ALPUR، وطريقة RDU، وطريقة IMT، وغيرها. وبغض النظر عن الطريقة وحدة إزالة الغازات سواءً ما هي المادة المستخدمة، أو وسيلة إزالة الغازات، فإن الآلية واحدة، أي أن عملية إزالة الغازات من المادة المنصهرة تتم وفقًا لفارق الضغط الجزئي.
آلية إزالة الغازات
عندما يتم نفخ الغاز المستخدم في التكرير وإزالة الغازات في المادة المنصهرة، يتولد عدد كبير من الفقاعات أو تحدث تفاعلات. وعلى سطح التلامس بين الفقاعة والمعدن، يوجد في البداية فرق في الضغط الجزئي بين داخل الفقاعة والهيدروجين الموجود في المعدن. ونتيجة لهذا الفرق في الضغط الجزئي، يتسرب الهيدروجين الموجود في المادة المنصهرة إلى داخل الفقاعة. وعندما ترتفع الفقاعة إلى سطح المعدن، يتم إخراج الهيدروجين إلى الغلاف الجوي لتحقيق عملية إزالة الغازات. كما يتم إخراج الشوائب ذات الصلة إلى سطح المادة المنصهرة لتحقيق تنقية المادة المنصهرة.
العوامل المؤثرة على عملية إزالة الغازات الناتجة عن انكماش الألومنيوم
وسيط إزالة الغازات. يتكون الغاز المساعد في وسيط إزالة الغازات بشكل أساسي من N₂ و Ar₂، وهما لا يتفاعلان كيميائيًا مع الألومنيوم. أما الغاز الفعال فهو بشكل أساسي Cl₂، الذي يتفاعل كيميائيًا مع الألومنيوم لتكوين بخار الألومنيوم، ويتفاعل كيميائيًا بشكل مباشر مع الهيدروجين، ويُعد تأثيره في تنقية الألومنيوم أفضل من استخدام الغاز المساعد وحده.
معدل الانتشار. إذا وصل تركيز الهيدروجين في الفقاعة إلى حالة التوازن بسرعة أثناء عملية إزالة الغازات، فإن سرعة انتشار الهيدروجين هي العامل الحاسم. وفي ظل الظروف نفسها، تنتشر المواد المنصهرة التي تحتوي على شوائب أقل بشكل أسرع، وتتم إزالة الغازات منها بشكل أفضل مقارنة بالمواد المنصهرة التي تحتوي على شوائب أكثر.
مدة إزالة الغازات. عندما تكون مدة إزالة الغازات قصيرة، لا يصل الهيدروجين الموجود في الفقاعات والمادة المنصهرة إلى حالة التوازن، أي لا يتسرب إلى السطح، وبالتالي لا يكون التأثير مثاليًّا. إن زيادة مدة إزالة الغازات تساعد على انتشار ذرات الهيدروجين بشكل أكبر داخل الفقاعات، مما يعزز فعالية عملية إزالة الغازات. ولهذا السبب، يجب أن يكون لحوض المادة المنصهرة المخصص لإزالة الغازات عمق معين.
مساحة سطح الفقاعة. في ظل نفس الظروف، كلما كانت الفقاعة أصغر، زادت مساحة سطحها، وزادت مساحة تلامسها مع المادة المنصهرة، وتحسّن تأثير إزالة الغازات. ولذلك، فإن كيفية الحصول على فقاعات صغيرة جدًّا وزيادة مساحة سطح الفقاعات هما مفتاح عملية إزالة الغازات.
