Alüminyumun Gazdan Arındırılması için Kabarcık Yüzdürme Yöntemi

Kabarcık flotasyon yöntemi, tek borulu hava üfleme yöntemi, çok delikli hava üfleme yöntemi, sabit üfleme yöntemi ve döner üfleme yöntemi olarak sınıflandırılır.

Kabarcık Yüzdürme Yöntemi

Tek borulu hava üfleme yöntemi, daha eski bir hava üflemeli arıtma yöntemidir. Ekipmanının basitliği ve kullanım kolaylığı nedeniyle, genellikle mikro ve küçük ölçekli alüminyum alaşımlı döküm işletmeleri tarafından tercih edilmektedir. Ancak bu yöntemde, üfleme borusunun iç çapının geniş olması nedeniyle alüminyum sıvısında oluşan kabarcıklar büyüktür; bu da alüminyum sıvısının kolayca sıçramasına neden olur ve hidrojen giderme verimliliğini düşürür. Arıtma etkisini iyileştirmek amacıyla, tek tüp temel alınarak mikro delikli üfleme başlığı arıtma işlemi geliştirilmiştir; bu sayede gaz-sıvı temas alanı büyük ölçüde artırılmış ve kabarcıkların yüzdürme hızının azalmasıyla gaz-sıvı temas süresi uzatılmıştır.

En yaygın sabit enjeksiyon yöntemi, Amerika Birleşik Alüminyum Şirketi tarafından geliştirilen MINT yöntemidir; bu yöntemde, alaşım sıvısının koniden geçişi sırasında oluşan girdap ve yüksek basınçlı inert gazın göreceli çarpışmasıyla oluşan küçük kabarcıklar kullanılarak hidrojen giderilir. Alüminyum sıvısının tam akışı, gazla temas süresini uzatır ve bu sayede yaklaşık 50%'lik bir gaz giderme oranına ulaşılabilir.

Döner enjeksiyonun etkisi rafinaj işlemi 7075 alüminyum alaşımının gaz içeriği üzerine. Sonuçlar, döner enjeksiyonun çeşitli etken faktörleri arasında rotor hızının en büyük etkiye sahip olduğunu, bunu gaz akış hızı ve bekleme süresinin izlediğini, arıtma süresinin ise en az etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Geleneksel C2Cl6 yönteminin saflaştırma ve gaz giderme oranı 34,5% iken, döner enjeksiyon yönteminin gaz giderme kapasitesi 70%'ye kadar çıkmaktadır. İkisi karıştırılarak rafine edilmiştir. Gaz salınım oranı 78%'dir ve üç işlem altında arıtma işleminden geçen alaşımın mekanik özellikleri de buna paralel olarak artmıştır.

Eriyik yüzeyine yükselen safsızlık içeren kabarcıkların, döner enjeksiyon yönteminin karıştırma etkisi nedeniyle eriyik içinde yeniden karışması sorununu çözmek amacıyla, döner enjeksiyonla oluşturulan küçük kabarcıkların avantajlarından tam olarak yararlanılmış ve stator ile rotor, kabarcıkları döndürerek kesecek şekilde tasarlanmıştır. Prensip olarak işlenen döner darbeli püskürtmeli alüminyum alaşımı sıvı arıtma cihazı ve su simülasyonu, cihazın homojen ve küçük kabarcıklar üretebildiğini ve karıştırma derecesinin döner yönteme kıyasla büyük ölçüde azaldığını kanıtlamaktadır. Geleneksel döner enjeksiyon arıtımındaki sabit basınçlı sürekli hava giriş yöntemi, darbeli hava girişine dönüştürülmüştür; bu da üretilen kabarcıkların daha küçük olmasını sağlar ve gaz giderme ile arıtma kapasitesini artırır.

Dönen jet arıtma yöntemi üzerine yapılan araştırmalar, esas olarak nozülün tasarımı ve imalatı ile oluşan kabarcığın şekli ve boyutunu kapsamaktadır. Tipik yabancı döner enjeksiyon süreçleri arasında başlıca olarak ABD'li Union Carbide Corporation'ın SNIF yöntemi, Petrotech Company'nin PAL yöntemi, Fransız Pisigne Company'nin ALPUR yöntemi ve Birleşik Krallık'taki United Aluminum Corporation'ın RDU yöntemi yer almaktadır. Bu yöntemlerin nozul yapıları ve arıtma süreçleri kendine özgü özelliklere sahiptir; ancak hepsi karmaşık yapı ve zor işleme gibi dezavantajlara sahiptir. Ayrıca, ALPUR yöntemi hariç, sıvı yüzeyinde ciddi kaynamaya neden olabilirler.

Görüldüğü üzere, kabarcık yüzdürme yönteminin nozul yapı tasarımı ve kabarcık parametrelerine dayalı olarak, alüminyum sıvı arıtımında gaz giderme verimliliğine ilişkin araştırmalar derinlemesine yürütülmüş ve bu araştırmalar üretim ihtiyaçlarını karşılayabilmiştir. Ancak, gerçek üretimde üretim maliyetini düşürmek amacıyla, ürün gereksinimlerini karşılamak için yalnızca gaz içeriğinin uygun olması yeterlidir; bu da eriyik emişi ile gaz giderme arasındaki ilişkinin iyi bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir.