تعد تقنية تنقية الألومنيوم المنصهر الموضوع الرئيسي للبحوث في مصانع صب الألومنيوم الحديثة. ويتمثل اتجاهها الأساسي في تحسين فعالية عملية التكرير وزيادة نقاء المعدن إلى أقصى حد ممكن، مع الحرص على منع التلوث البيئي. وأثناء عملية صهر الألومنيوم، تغمر طبقة الأكسيد في المادة المنصهرة. ويطفو بعضها على سطح الألومنيوم المنصهر أو يلتصق بجدار الفرن، وتتعرض قطرات الألومنيوم هذه وسطح المعدن المنصهر للتأكسد مرة أخرى، مما يؤدي أيضًا إلى تكوين الشوائب. وبمجرد اختلاط الشوائب بالشريط المصبوب والمدلفن، فإنها ستتسبب 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.
الشوائب في الألومنيوم المنصهر
الشوائب الموجودة في الألومنيوم المنصهر؛ فبالإضافة إلى الحمولة المعدنية، قد يمتص الألومنيوم المنصهر أيضًا شوائب من البطانة، وغاز الفرن،, التدفق, ، وأدوات الشحن والتشغيل 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. وعلى 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، وهي تقريبًا نفس 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.
تدابير تنقية الألومنيوم المنصهر
من أجل الحد من تلوث المعادن بالشوائب، يمكن اتباع الإجراءات التالية لتنقية الألومنيوم المنصهر:
- وفقًا للخصائص الكيميائية المختلفة للمعدن أو السبائك المصهورة، تُستخدم مواد مقاومة للحرارة 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.
- تثبيت معدات إزالة الغازات و معدات الترشيح بين الفرن وآلة الصب، والغرض الرئيسي منها هو إزالة الغازات والشوائب.