Gaz Giderme Arıtma Yöntemiyle Elektrolitik Alüminyum Sıvısının Arıtılması

Elektrolitik alüminyum sıvı arıtımı, alüminyum fabrikaları için büyük önem taşır. Alüminyum dökümhaneleri, erimiş alüminyumun saflığını sağlamak için daha sıkı arıtma süreçleri kullanır. Üretim sürecinde, eriyik arıtmasının etkinliğini sağlamak amacıyla altı aşamalı arıtma, cüruf boşaltma ve gaz giderme işlemleri gerçekleştirilir.

Elektrolitik alüminyum çözeltisinin sıcaklığı 950 °C’ye kadar çıkmaktadır; bu çözelti, silikon, demir, sodyum, kalsiyum, fosfor, bor, titanyum, vanadyum ve çinko gibi metal safsızlıkların yanı sıra alümina, alüminyum, florür, karbon, alüminyum karbür ve alüminyum nitrür gibi metalik olmayan kalıntılar da içerir. Küvetteki elektrolitik alüminyum sıvısının sıcaklığı 760℃-840℃ aralığında olduğunda gaz içeriği yüksektir ve hidrojen içeriği 0,6 ml (100 g Al)-1,29 ml/(100 g Al) seviyesine ulaşabilir. Ergitide gazın ve çeşitli metalik ve metalik olmayan kalıntıların varlığı, külçede yapısal kusurlara neden olabilir; bu da işlenmiş ürünlerin yapısal özelliklerini etkiler. Bu nedenle, elektrolitik alüminyum sıvı bileşenleri kullanılarak alüminyum alaşımlı levhalar üretilirken alüminyum alaşımı eritilmelidir.

Elektrolitik Alüminyum Sıvı Arıtımı

İlk Arındırma

Ergitme fırınında erime ön işleminin ardından, elektrolitik alüminyum sıvısı eritme fırınına enjekte edilir ve toz halindeki cüruf temizleyici Eriyik ağırlığının 0,1%-0,2%'si oranında eriyik yüzeyine püskürtülür; ardından 12 dakika boyunca elektromanyetik karıştırma işlemi gerçekleştirilir ve daha sonra 20 dakika boyunca bekletilir. Erimiş alüminyumun yüzeyindeki cürufu temizleyin. Eriyik ön işleme sayesinde, elektrolitik hücreden gelen alüminyum oksit cürufu başlangıçta giderilebilir ve fırın duvarındaki cüruf miktarı azaltılabilir.

Elektrolitik Alüminyum Sıvı Arıtımı

İkinci Arındırma

Eritme fırınında cüruf giderme ve gaz giderme arıtma işlemlerinden sonra, yük tamamen eridikten ve sıvı alüminyumun sıcaklığı 740~760 dereceye ulaştığında, 10-15 dakika boyunca elektromanyetik karıştırma yapılır; böylece alüminyum sıvısının üst ve alt yüzeylerinin sıcaklığı ile fırındaki alaşımın kimyasal bileşimi homojen hale gelir ve eriyik tekrar arındırılır. Yüzey köpüğü örneklenip analiz edildikten ve bileşim uygunluk kriterlerini karşıladıktan sonra, arıtma için klorür tuzu arıtma maddesi eklenir; saflaştırma maddesi, eriyik ağırlığının 0,2%-0,3%'si kadardır ve eriyik 12-24 dakika boyunca tekrar elektromanyetik olarak karıştırılır.

Elektromanyetik karıştırma sayesinde, erimiş alüminyumun üst ve alt yüzeylerinin sıcaklığı ile fırın içindeki alaşımın kimyasal bileşimi homojen hale gelir. Aynı zamanda, eriyik elektromanyetik karıştırma kuvvetinin etkisiyle hareket ettirilebilir ve akı ile tam olarak temas edebilir; bu sayede arıtma etkisi artırılır. Arıtma işlemi tamamlandıktan sonra, eriyik yüzeyine bir kat cüruf gidericiyi eşit bir şekilde serpiştirin. 20 dakika beklettikten sonra, eriyik yüzeyindeki cürufu temizleyin. Klorür tuzu arıtma maddesi, alüminyum eriyikle reaksiyona girerek gaz halindeki AlCl3 (kaynama noktası 183 ℃) üretir; bu madde alüminyum sıvısında çözünmez ve hidrojen giderme arıtmasında rol oynayabilir. Bu nedenle, eritme fırınındaki cüruf arıtma işlemi aynı zamanda hidrojenin bir kısmını da giderir. İkincil elektrolitik alüminyum sıvı arıtma yoluyla, ikinci cüruf giderme ve ilk gaz giderme amaçlarına ulaşılır.

Üçüncü Arındırma

Statik fırında inert gazla temizleme ve arıtma işlemi sırasında, eriyiği arıtmak amacıyla fırının tabanındaki havalandırmalı tuğlalar aracılığıyla eriyik içine azot (yüksek magnezyumlu alaşımlar için argon) eşit bir şekilde üflenir; eklenen azot miktarı, her havalandırmalı tuğla başına 45 L/dk’dır, saflaştırma süresi 30 dakikadır. Saflaştırma tamamlandıktan sonra, cüruf giderici, eriyik ağırlığının 0,15%'si kadar serpilir ve 20 dakika bekletilir, ardından yüzeydeki cüruf tabakası giderilir. İnert gazla temizleme ve arıtma, hem cüruf giderimini hem de hidrojen giderimini sağlayabilir: hidrojen giderimi için gaz kısmi basıncı kullanılırken, cüruf kalıntılarının giderilmesi için adsorpsiyon yöntemi uygulanır.

Elektrolitik Alüminyum Sıvı Arıtımı

Dördüncü Arınma

Çevrimiçi gaz giderme arıtma işlemi, bir döner gaz giderme sistemi çevrimiçi işleme için. Arıtma gazı, saflığı en az 99,99% olan azot (veya gaz); eriyik sıcaklığı 720-740 ℃; rotor hızı ise 180-230 devir/dk’dır. Çevrimiçi gaz giderme cihazı, elektrolitik alüminyum sıvısının arıtılmasında iki açıdan etki gösterebilir:

(1) Hidrojenin uzaklaştırılması: Hidrojen, kabarcığın içindeki ve dışındaki hidrojen kısmi basınç farkı sayesinde kabarcığın içine emilir ve alüminyum alaşımı eriyik yüzeyinden uzaklaştırılarak hidrojen giderilir.

(2) Cüruf Giderme: Cihaz, dağılan hava kabarcıklarıyla cürufu yakalar ve cürufu eriyik yüzeyine çıkararak onu giderir.

Beşinci Arınma

Çevrimiçi filtreleme ve cüruf giderme üretim hattında CFF iki aşamalı sistemi kullanılmaktadır seramik köpük filtre filtreleme plakası ve CFF filtre kutusu 2 set paralel filtre plakası ile donatılmıştır ve işleme akış hızı 55 t/saattir. Filtre plakası, çift katmanlı 30/50 ppi kompozit köpük seramik filtre plakasından oluşur; üst filtre plakasının gözenekliliği 30 ppi, alt filtre plakasının gözenekliliği ise 50 ppi’dir. Porozitesi daha düşük olan üst filtre plakası (30p), daha büyük boyutlu kirlilikleri yakalar ve porozitesi daha yüksek olan alt filtre plakaları (50 ppi) filtreleme etkisini daha da artırır; cüruf kalıntıları ise filtre plakasının üst kısmında tutulur. CFF seramik köpük filtre cihazı, çapı 20 μm'den büyük cüruf kalıntılarını etkili bir şekilde giderebilir ve filtreleme verimliliği 75%'ye ulaşabilir.

Elektrolitik Alüminyum Sıvı Arıtımı

Altıncı Arınma

Külçenin dökümünden önce cürufu süzün ve uzaklaştırın. Döküm ağzının ön kısmı, 100 mesh cam elyaf filtre ile süzülür ve cürufu uzaklaştırılır. Kristalizatörde, dağıtım oluğundaki alüminyum eriyiğini ve kristalizatöre girerken oluşan alüminyum oksit tabakasını gidermek amacıyla son cüruf giderme ve arıtma işlemini gerçekleştirmek için özel bir metal dağıtım filtre torbası kullanılır. Yukarıdaki altı elektrolitik alüminyum sıvı arıtma işleminden sonra, gaz giderme ve cüruf giderme etkisi belirgindir; hidrojen içeriği 0,15 m100gA1'den azdır; numune metalografik düşük güç testi için alınır ve cüruf kalıntısı bulunmaz.