أثناء صهر الألومنيوم، تُغمر طبقة الأكسيد في المادة المنصهرة. تطفو بعضها على سطح الألومنيوم المنصهر أو تلتصق بجدار الفرن، وتتعرض قطرات الألومنيوم هذه وسطح المادة المنصهرة للتأكسد مرة أخرى، مما يؤدي أيضًا إلى تكوين الشوائب. وبمجرد اختلاط الشوائب بالشريط المصبوب والمدلفن، فإنها تتسبب في عيوب مثل شوائب الخبث وطبقة الأكسيد. وهذا يقلل بشكل كبير من الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل للمنتجات. لذلك، في عملية الصب والدرفلة المستمرة، يجب تكرير المادة المنصهرة وتنقيتها لتقليل محتوى الغاز والشوائب بشكل فعال، وبالتالي إنتاج صفائح ورقائق عالية الجودة. ولذلك، تُعد تقنية تنقية الألومنيوم المنصهر الموضوع الرئيسي للبحث في مصانع صب الألومنيوم الحديثة. ويتمثل اتجاهها الأساسي في تحسين تأثير التكرير وزيادة نقاء المعدن قدر الإمكان، مع مراعاة منع التلوث البيئي.
الشوائب في الألومنيوم المنصهر
الشوائب الموجودة في الألومنيوم المنصهر: بالإضافة إلى الحمولة المعدنية، قد يمتص الألومنيوم المنصهر أيضًا شوائب من البطانة، وغاز الفرن، والمذيب، والحمولة، وأدوات التشغيل أثناء عملية الصهر.
أما بالنسبة للشوائب غير المعدنية في ذوبان الألومنيوم، فإنها تشير بشكل أساسي إلى الألومينا. وتتميز هذه المادة بكثافتها وصلابتها، وسواء كانت في الحالة الصلبة أو السائلة، فإنها تشكل بسهولة طبقة واقية صلبة تلتصق بإحكام بالسطح. يمكن أن يتحول غشاء أكسيد الألومنيوم، عند تعرضه للصدم في الحالة المنصهرة، بسهولة إلى غشاء مجزأ بدقة، مما يتسبب في أكبر قدر من الضرر. على الرغم من أن كثافة الألومينا يمكن أن تصل إلى 3~4 جم/سم، إلا أنها تبلغ 2.3~2.4 جم/سم فقط عند درجات الحرارة العالية، وهو ما يكاد يساوي كثافة محلول الألومنيوم. لذلك، في ذوبان الألومنيوم المنصهر، تكون جزيئاته في الواقع في حالة تعليق.
بمجرد أن تتصلب الخبث المؤكسد، يتم خلطه مع الشريط المصبوب؛ لأنه لا يمكن إذابته في سبائك الألومنيوم ولا يمكنه تكوين مركب وسيط مع عناصر أخرى. ولا يمكن توزيعه إلا في الحالة الصلبة عند حدود الحبيبات، مما يؤدي إلى تدمير قوة الترابط بين الحبيبات. ونظرًا لوجود هذه الخبث المؤكسد الذي يكسر قوة الترابط بين الحبيبات، فقد تسبب ذلك في العديد من المخاطر، وأدى إلى انخفاض أداء العملية أثناء المعالجة بالضغط، وتسبب في انفصال طبقات المعدن أثناء المعالجة، مما أدى إلى حدوث تشققات. تكون قوة منتجات الألومنيوم غير مستقرة، كما ينخفض معدل الاستطالة بشكل كبير. ويحدث كسر ليّن بشكل خاص تحت تأثير أحمال الصدمات أو الاهتزازات، مما يؤثر على العمر التشغيلي للمادة.
تقنية تنقية الألومنيوم المنصهر
من أجل الحد من تلوث المعادن بالشوائب، تخصصت شركة AdTech في معدات إزالة الغازات ومعدات الترشيح منذ عام 2012. يتم تركيبها بين الفرن وآلة الصب، والغرض الرئيسي منها هو إزالة الغازات والشوائب. والآن، وحدات إزالة الغازات عبر الإنترنت من AdTech و وحدات الترشيح CFF وقد استخدمت على نطاق واسع من قبل كبرى مصانع صب الألمنيوم.
بالإضافة إلى تقنية تنقية الألومنيوم المنصهر، ينبغي علينا أيضًا الانتباه إلى الجوانب التالية:
- وفقًا للخصائص الكيميائية المختلفة للمعدن أو السبيكة المصهورة،, المواد المقاومة للحرارة يتم استخدام مواد تتمتع باستقرار كيميائي عالٍ. وينبغي استخدام بطانة مقاومة للحرارة غنية بالألمنيوم لسبائك الألمنيوم.
- تُستخدم معادن جديدة ذات درجة نقاء أعلى لضمان استيفاء متطلبات النقاء الخاصة ببعض السبائك.
- يجب أن يستخدم الفرن الشعلة وقودًا منخفض الكبريت: كما يجب أن تكون جميع الأدوات التي تتلامس مع الحمولة المعدنية مصنوعة من مواد لا تضيف شوائب قدر الإمكان.
- بالنسبة لسبائك التحويل، يجب تنظيف الفرن وفقًا لمتطلبات النقاء والأداء الخاصة بالسبائك.
- انتبه إلى اختيار المواد المساعدة.
- تعزيز إدارة حمولة الفرن لمنع حدوث ظاهرة الاختلاط.
[…] نورد مواد التذويب، ووحدة إزالة الغازات، ومعدات الترشيح، والمرشحات الرغوية الخزفية لتنقية الألومنيوم المنصهر. كما نورد أطراف قوالب الصب وصناديق التغذية المستخدمة في عمليات الصب والدرفلة المستمرة […]