إزالة الغازات من المعادن السائلة، نظام إزالة الغازات أثناء التشغيل

عند درجة حرارة صهر الألومنيوم المعتادة (700 درجة مئوية وما فوق)، يتحلل بخار الماء إلى هيدروجين وأكسجين. يتفاعل الأكسجين مع سائل الألومنيوم لينتج أكسيد الألومنيوم. أما الهيدروجين (H) فيتحلل إلى ذرات هيدروجين (H) ويذوب في سائل الألومنيوم. لذلك، لا مفر من ذوبان الهيدروجين في الألومنيوم المنصهر، وتعتمد كمية ما يذوب منه على رطوبة الهواء. ونظرًا لأن قابلية ذوبان الهيدروجين في الألومنيوم المنصهر أكبر بكثير من تلك في الألومنيوم الصلب، فإن مسامًا ستتشكل في حدود حبيبات البلورات أثناء الانخفاض الحاد في درجة حرارة الهيدروجين المذاب أثناء التصلب. وتُعد المسام الموجودة في المعدن ضارة جدًا بقوة المعدن. ومن أجل تحسين قوة المعدن، من الضروري النظر في إزالة معظم الغاز عندما يكون المعدن في الحالة السائلة. ولذلك، فإن إزالة الغازات أثناء الإنتاج أمر ضروري لجميع عمليات إنتاج المعادن السائلة.

يمكن إزالة الهيدروجين عن طريق تشتيت غاز محايد (الأرجون أو النيتروجين) في نظام إزالة الغازات عبر الإنترنت والتلامس مع الألومنيوم المنصهر. وتتحقق أفضل كفاءة لإزالة الهيدروجين من خلال زيادة مساحة التبادل بين الهيدروجين المذاب والألومنيوم المنصهر، أي تقليل حجم الفقاعات قدر الإمكان.

إزالة الغازات من المعادن السائلة

سيؤثر محتوى الهيدروجين والشوائب غير المعدنية في سبائك الألومنيوم المنصهرة في ورشة الصهر والصب تأثيرًا جسيمًا على جودة المسبوكات. وعادةً ما يكون الوقت قد فات، أثناء عملية التكثيف، لكي يتسرب الهيدروجين من المحلول مع انخفاض قابلية ذوبانه، كما يكون قد فات الأوان على الشوائب غير المعدنية لتطفو على سطح السائل قبل دخولها إلى جهاز التبلور، مما يؤدي إلى ظهور البقع البيضاء والثقوب الدقيقة على سطح المادة، مما يؤدي بدوره إلى انخفاض الخصائص الميكانيكية للمادة، وهو ما يؤدي في النهاية إلى إتلاف المنتج. تزداد البقع البيضاء والثقوب الدقيقة على سطح المادة، وتنخفض الخصائص الميكانيكية للمادة، مما يؤدي في النهاية إلى إتلاف المنتج. لذلك، يجب إزالة الغازات من ذوبان سبائك الألومنيوم وتنقيته.

يتمثل مبدأ عمل عملية إزالة الغازات من المعدن السائل في استخدام غاز خامل لا يتفاعل كيميائيًا مع الألومنيوم المنصهر عند درجة حرارة الصهر، كما أنه غير قابل للذوبان في الألومنيوم المنصهر. ويتم رش هذا الغاز في الألومنيوم المنصهر عبر عمود جرافيت دوار عالي السرعة لتشكيل كمية كبيرة من الفقاعات الصغيرة المتواصلة. وعندما ترتفع فقاعات الغاز الخامل من قاع حجرة الصهر، ونظرًا لأن الضغط الجزئي للهيدروجين في هذه الفقاعات يساوي صفرًا، فإن الهيدروجين الموجود في المعدن المنصهر سيستمر في الانتشار نحو الفقاعات حتى يرتفع الضغط الجزئي للهيدروجين في الفقاعات ليتساوى مع تركيز الهيدروجين في المعدن المنصهر. يتم الوصول إلى التوازن عند وجود علاقة معينة. بعد صعود الفقاعات إلى السطح، يتسرب الهيدروجين الموجود في الفقاعات إلى الغلاف الجوي. أثناء عملية طفو الفقاعات، عند مواجهة شوائب غير معدنية، تلتصق الشوائب بسطح الفقاعة بسبب تأثير التوتر السطحي. تتم إزالة هذه الشوائب مع صعود الفقاعات. وفي الوقت نفسه، في تجويف المرشح، تعمل وسيلة الترشيح على حجب الشوائب ميكانيكيًا بشكل إضافي، بحيث يتم احتجاز رواسب الشوائب في وسيلة الترشيح، مما يتيح تنقية سائل الألومنيوم تنقية شاملة.

Leave a Reply