Система ротационной дегазации алюминия с использованием дегазатора

Ротационная дегазация алюминия осуществляется за счет вращения сопла дегазатора. Вращающееся сопло состоит из вращающегося вала, ротора с лопастями (соединенного с вращающимся валом) и статора с лопастями. Их взаимодействие позволяет придать расплаву пузырьки желаемой формы. Очищенный газ поступает в расплав алюминия через небольшой зазор между ротором и статором. Это устройство для дегазации может создавать определённую картину течения в окружающем металле во время работы. Образующиеся пузырьки движутся в направлении вектора синтезированного потока и расходятся во все стороны, при этом их направление имеет нисходящую составляющую относительно вертикальной оси устройства для вдувания.

Ротационная дегазация алюминия

Такие схемы потока обладают следующими преимуществами: во-первых, они обеспечивают вертикальное перемешивание расплава, а нисходящий поток в устройстве (в сочетании с вращающейся лопастью) способствует расщеплению мелких пузырьков газа на отдельные мелкие пузырьки. Во-вторых, пузырьки могут быстро рассеиваться от точки впрыска в расплав, что позволяет предотвратить их накопление в зоне наибольшей концентрации; в-третьих, время пребывания хорошо рассеянных пузырьков в расплаве увеличивается за счёт силы тяжести, поскольку пузырьки не могут сразу подняться на поверхность.

Содержание

Ротационная дегазация алюминия

В системе ротационной дегазации алюминия чрезмерный поток элемента по поверхности нежелателен по нескольким причинам. Прежде всего, это может увеличить площадь поверхности металла, что приведет к повышению скорости реакции с активным газом, который может присутствовать в окружающей среде. Например, он вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием пленки оксида алюминия, а также реагирует с парами воды в воздухе с образованием водорода и оксидной пленки на поверхности металла. Кроме того, когда пузырьки, образующиеся при рафинировании, переносят твердые частицы к поверхности расплавленного металла, поверхностная циркуляция препятствует отделению этих частиц от пузырьков и приводит к их смешиванию со слоем пены, образующимся на поверхности алюминиевого расплава. Чрезмерная поверхностная циркуляция может привести к повторному рассеиванию пены в алюминиевом расплаве. Помимо поверхностного потока элементов, нежелательными являются также вихревые потоки на поверхности расплава в реакторе и под ней. Наличие вихрей, особенно вокруг центральной вертикальной оси, способствует захвату и адсорбции частиц пены и шлака, а также их возвращению в расплав, что увеличивает нагрузку на систему рафинирования. Эта проблема является весьма серьёзной, особенно для “онлайновых” систем переработки с высоким расходом металла, когда нормальное время пребывания поступающего металла в реакторе составляет менее 5 минут.

Образование спирального течения приводит к тому, что расплавленный алюминий, шлак и расплавленные включения вблизи статора смещаются вниз. Поэтому данное дегазационное устройство, по крайней мере в некоторой степени, самообездействует себя. Фактически, примеси могут вновь попасть в расплав алюминия. Совместное воздействие вихревого и спирального потоков приводит к тому, что устройство обеспечивает лишь ограниченный эффект очистки, и избежать этой проблемы не удаётся. Поскольку дегазационное устройство не способно предотвратить возникновение случайного потока и спирального потока, единственным способом снизить их вредное воздействие является уменьшение скорости вращения ротора. Однако при низкой скорости ротора эффект расщепления воздушного потока на мелкие пузырьки не является оптимальным, и невозможно получить диспергированные мелкие пузырьки с большой общей площадью контакта.