طرق إزالة الغازات في مصانع الصب

تشمل الطرق الرئيسية لإزالة الغازات في صناعة السبك التكرير باستخدام مادة التذويب وإزالة الغازات بالغاز الخامل. يتم نفخ الغاز الخامل بشكل مستمر في المادة المنصهرة، وتُسمى طريقة التكرير التي يتم فيها إخراج الشوائب المؤكسدة والهيدروجين إلى سطح السائل أثناء تعويم الفقاعات «التكرير بالغاز الخامل». والسبب في أن نفخ الغاز الخامل في المادة المنصهرة يمكن أن يزيل الخبث هو أن الفقاعات الناتجة عن نفخ الغاز الخامل يمكنها امتصاص الشوائب المؤكسدة في المادة المنصهرة وإخراجها إلى سطح السائل أثناء عملية الطفو. وهذا إزالة الغازات من المعادن تُعد طريقة إزالة الخبث بالطفو هي الطريقة المتبعة في مصانع الصب.

جدول المحتويات

نظرًا لأن فقاعة الغاز الخامل تمتص الشوائب المؤكسدة الموجودة في المادة المنصهرة، فإنها يمكن أن تقلل من إجمالي الطاقة الحرة السطحية للنظام، وبالتالي يمكن أن يحدث هذا الامتصاص تلقائيًا. وكلما انخفض التوتر السطحي بين الغاز الخامل والشوائب، وزاد التوتر السطحي بين المادة المنصهرة والغاز الخامل، وكذلك التوتر السطحي بين المادة المنصهرة والشوائب، زادت قدرة هذا الغاز الخامل على إزالة الخبث.

عند استخدام الغاز الخامل في عملية التكرير، يجب رش مادة التذويب بالتساوي على سطح السائل. ويرجع ذلك إلى أنه بعد أن تدفع فقاعة الغاز الخامل الشوائب إلى سطح السائل، فإن وجود طبقة من مادة التذويب على سطح السائل في تلك اللحظة سيؤدي إلى دخول الشوائب إلى مادة التذويب وتحويلها إلى خبث، وهو ما يسهل إزالته. وإلا، فإن الشوائب ذات الكثافة النوعية الأكبر ستسقط مرة أخرى في الألومنيوم المنصهر، بينما ستشكل الشوائب ذات الكثافة الأقل رغوة على سطح السائل، وهو ما يصعب فصله عن الألومنيوم المنصهر. وعند سحب هذه الرغوة، سيتم إخراج كمية كبيرة من المعدن المنصهر معها.

والسبب في أن نفخ غاز خامل في المادة المنصهرة يمكن أن يؤدي إلى إزالة الغازات منها هو عدم وجود هيدروجين في فقاعة الغاز الخامل التي يتم نفخها في المادة المنصهرة، حيث يكون الضغط الجزئي للهيدروجين فيها صفرًا، في حين أن الضغط الجزئي للهيدروجين في المادة المنصهرة بالقرب من الفقاعة أكبر بكثير من الصفر. وبالتالي، يوجد فرق في الضغط الجزئي للهيدروجين بين داخل الفقاعة وخارجها. وتحت تأثير هذا الفرق في الضغط الجزئي، تنتشر ذرات الهيدروجين الموجودة في المادة المنصهرة إلى سطح الفقاعة، ثم تتحد من جديد داخل الفقاعة عند هذا السطح. ويتوقف تدفق الغاز عندما يتساوى الضغط الجزئي داخل الفقاعة وخارجها. ويهرب الهيدروجين الذي يدخل الفقاعة إلى الغلاف الجوي مع ارتفاع الفقاعة إلى الأعلى. بالإضافة إلى ذلك، أثناء عملية تعويم الفقاعات، يمكن أيضًا إخراج فقاعات الهيدروجين الجزيئية الدقيقة العالقة في المادة المنصهرة والغاز الموجود في الشوائب من سطح السائل عن طريق التعويم، وذلك لتحقيق الغرض من إزالة الغازات.