مع التوسع المستمر في استخدام مواد سبائك الألومنيوم في مختلف مجالات الاقتصاد الوطني، تزداد المتطلبات المفروضة على الجودة الداخلية لهذه المواد. في عملية الإنتاج، يجب التحكم بشكل صارم في التركيب الكيميائي لسبائك الألومنيوم والعيوب مثل تجاويف الانكماش، والمسامية، وشوائب الخبث في السبائك. ذلك لأن الجودة الداخلية للمنتجات المعالجة تتأثر بجودة السبائك، كما أن الجودة الداخلية للسبائك تعتمد إلى حد كبير على جودة المادة المنصهرة. لذلك، فإن نظافة ذوبان سبائك الألومنيوم أمر بالغ الأهمية. ووفقًا للمعدات الحالية وظروف العملية، تم تصميم تقنية تنقية ذوبان الألومنيوم بهدف تقليل محتوى الهيدروجين في ذوبان الألومنيوم، وذلك للحصول على سبائك عالية الجودة.
تقنية تنقية الألومنيوم
الغاز الرئيسي في الألومنيوم المنصهر هو الهيدروجين (تتراوح نسبته الحجمية بين 60% و90% تقريبًا)، يليه النيتروجين والأكسجين وأول أكسيد الكربون، وغيرها. وتشمل تقنيات تنقية الألومنيوم المنصهر بشكل أساسي طريقة التعويم بالفقاعات، وطريقة المعالجة بالفراغ، وطريقة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، وطريقة إزالة الهيدروجين باستخدام العناصر الأرضية النادرة. تُستخدم طريقة التعويم بالفقاعات على نطاق واسع بسبب بساطتها وكفاءتها العالية. عملية إزالة الهيدروجين من الألومنيوم المنصهر عن طريق تعويم الفقاعات: تنتقل ذرات الهيدروجين المذابة في الألومنيوم المنصهر إلى محيط فقاعة عامل التنقية (الأرجون أو النيتروجين، وما إلى ذلك)، حيث يتم امتصاصها حول الفقاعة، وتشكل جزيئات هيدروجين لتدخل الفقاعة، ثم تهرب أخيرًا من الألومنيوم المنصهر مع تعويم الفقاعة إلى الأعلى. تعكس معادلة معدل إزالة الهيدروجين كفاءة إزالة الهيدروجين من منظور حركيات إزالة الهيدروجين.
الغرض من استخدام معدات إزالة الغاز عبر الإنترنت ويتمثل ذلك في زيادة تنقية الألومنيوم المنصهر خارج الفرن، وإزالة الغازات والخبث من الألومنيوم المنصهر بشكل أفضل (ويستند المبدأ إلى إزالة الخبث العائم وإزالة الغازات عن طريق الفقاعات الناتجة عن فرق الضغط الجزئي). ترتبط كفاءة إزالة الغازات في جهاز إزالة الغازات المدمج بسعة سائل الألومنيوم، ومعدل تدفق الغاز الخامل، وضغط الهواء، ودرجة حرارة الحمام، وسرعة الدوار، وفعالية دافع الدوار، وإحكام إغلاق حوض الصهر. ويتم تحديد أفضل كفاءة لإزالة الغازات من خلال تحسين معدل التدفق وسرعة الدوران والضغط.
يحدث التلوث الثانوي لمعدن الألومنيوم المنصهر بشكل رئيسي في قناة تدفق الألومنيوم الممتدة من فتحة الفرن إلى نقطة الصب. وتُركَّب أجهزة إزالة الغازات والترشيح على خط الإنتاج مباشرةً على قناة تدفق الألومنيوم، بهدف زيادة تنقية معدن الألومنيوم المنصهر. وأثناء مرور المعدن المنصهر عبر القناة، فإنه يمتص الهيدروجين بدرجات متفاوتة عند ملامسته للرطوبة الموجودة في الهواء. وعندما يتلامس الألومنيوم المنصهر مع الماء، تحدث تفاعل كيميائي، حيث يمتص سطح سائل الألومنيوم الهيدروجين الذري ثم ينتشر داخل المعدن المنصهر. وتتمثل عملية الذوبان بأكملها في الامتصاص الفيزيائي والامتصاص الكيميائي والانتشار.
من الناحية العملية، ينبغي التحكم جيدًا في التلوث الثانوي لمعدن الألومنيوم المنصهر بدءًا من مخرج وحدة إزالة الغازات إلى نقطة الصب. وتتمثل الطريقة الفعالة للتحكم في زيادة سرعة تدفق المادة المنصهرة في قناة التدفق وصندوق مرشح CFF، وتقليل مساحة التلامس بين الألومنيوم السائل والهواء، وخفض الرطوبة في الهواء. بالنسبة لـ وحدة الترشيح CFF, ، ينبغي استخدام صندوق ترشيح ذي إحكام إغلاق قوي، وتقليل مدة بقاء الألومنيوم المنصهر داخل الصندوق. ولا سيما في حالة انخفاض محتوى الهيدروجين في المادة المنصهرة، حيث يتطلب الأمر إحكام إغلاق أعلى؛ وإلا فإن فعالية عملية إزالة الغازات أثناء الإنتاج ستتأثر سلبًا بسبب التلوث الثانوي اللاحق، ولن يتسنى الحصول على الألومنيوم المنصهر المثالي.