الهدف التصميمي لـ مادة الصهر المستخدمة في صب الألومنيوم ونظراً للعيوب العديدة التي تعتري التدفقات المحلية والأجنبية الحالية، يهدف هذا الموضوع إلى تطوير نموذج حبيبي جديد متعدد الوظائف تدفق التكرير حيث تُعتبر إزالة الخبث العملية الرئيسية، وإزالة الغازات العملية المساعدة، مما يتيح تحقيق الأهداف التالية
مادة الصهر المستخدمة في صب الألومنيوم
(1) يتميز مادة التذويب الجديدة المستخدمة في صب الألومنيوم بتعدد الوظائف، أي أنها تدمج الوظائف الثلاث المتمثلة في التغطية، وتنظيف الخبث، وإزالة الخبث، وذلك من أجل تغطية معدن الألومنيوم المنصهر بشكل فعال، وإزالة الشوائب بكفاءة (حيث يكون حجم الشوائب أصغر من محتوى الهيدروجين وأقل من 01m/l00gAl)، والخبث الجاف المسحوق
(2) لا يتم إدخال أي عناصر شوائب واضحة من الفلزات القلوية (الترابية) إلى المادة المنصهرة بعد تكرير المادة المذابة الجديدة (3) يجب أن تستوفي المادة المذابة الجديدة متطلبات حماية البيئة قدر الإمكان، ومحتوى الغازات الضارة المتولدة أثناء عملية التكرير
(4) استكشاف عملية جديدة مناسبة لتحضير المادة المساعدة من أجل تحقيق تجانس مكوناتها (5) انخفاض تكلفة المواد المساعدة الجديدة (ينبغي أن يتم الحصول على المواد الخام اللازمة لتركيب المادة المساعدة من مصادر متنوعة، وأن تكون مستقرة من حيث الجودة، ومعتدلة السعر).
نظرية إزالة التدفق
31 خصائص تغطية مادة التدفق
الشكل 2 هو رسم تخطيطي لانتشار التدفق على سطح الألومنيوم المنصهر. لنفترض أن التوتر السطحي بين مادة الصهر المستخدمة في صب الألومنيوم ولنفترض أن التوتر السطحي للألومنيوم المنصهر يساوي σFM، والتوتر السطحي للمادة المساعدة يساوي σF: والتوتر السطحي للألومنيوم المنصهر هو σM: وزاوية الترطيب بين مادة التلحيم المستخدمة في صب الألومنيوم والألومنيوم المنصهر هي θ، فإن المعادلات التي تربط بين القيم الثلاثة σF-M وσF وσM هي كما يلي (1) و(2):
(σF-X)+(σFcosθ)=σX (1)
cosθ = (σx - σf - x) / σf (2)
تُظهر المعادلة (2) أنه كلما زاد قيمة σM، قلّت قيمتي σF وσF-M، وزاد قيمة cosθ، وقلّت قيمة θ؛ أي كلما كان أداء تغطية التدفق أفضل.
32 أداء فصل التدفق
يُعد أداء التغطية وأداء الفصل في التدفق عمليتين متعارضتين، كما هو موضح في الشكل 3. ولذلك، يتضح من المعادلة (2) أنه كلما قلت قيمة σM، زادت قيمتي σF وσF-M، وقلّت قيمة cosθ وزادت قيمة θ، أي كلما كان أداء الفصل أفضل في مادة الصهر المستخدمة في صب الألومنيومز.
يعتمد المذيب بشكل أساسي على الترطيب بالامتصاص أو الترطيب بالغمر لتحقيق هدف إزالة الخبث. وقد أشار لي وآخرون إلى أن نوع ترطيب الشوائب بواسطة المذيب يتحدد بالعلاقة بين نصف قطر القبة الكروية R للملح المنصهر وحجم الشوائب L، كما هو موضح في الشكل 4. عندما يكون 2RL، يغمر المذيب في الشوائب المبللة، بافتراض أن حجم قطرات الملح المنصهر يساوي V، والمذيب، والشوائب.
بافتراض أن حجم قطرة الملح المنصهر يساوي V، وزاوية الترطيب بين المذيب والشوائب تساوي θ، ونصف قطر القبة الكروية يساوي R، فإنه يمكن التعبير عن v بالصيغة التالية [9]
V=πR^3 / 3 (2-3cosθ+cos^3θ) / sin^3θ
