Алюминиевый дегазатор для жидкого алюминия является ключевым оборудованием для рафинирования алюминия, а графитовый ротор — одним из его основных компонентов. Графитовый ротор состоит из двух частей: роторного стержня и сопла.
В процессе рафинирования алюминия система подачи газа для дегазации расплава приводит в движение графитовый ротор, вращающийся с высокой скоростью, при этом через стержень ротора и сопло в расплав алюминия впрыскивается аргон или азот для удаления включений водорода и оксидов, находящихся в центре расплава, что позволяет очистить расплав алюминия.
Как правило, графитовые роторы изготавливаются из графитовых материалов. Графит легко окисляется на воздухе при температуре выше 600 ℃, а в камера дегазации. Температура расплавленного алюминия может достигать примерно 900 ℃, а графитовый ротор на воздухе нагревается до красного каления. В таких условиях окисление неизбежно, и в результате окисления вал ротора постепенно истончается, пока не ломается и не выходит из строя.
Кроме того, графитовый ротор погружается в расплав алюминия и, как правило, вращается со скоростью 300–700 об/мин, интенсивно перемешивая расплав. Расплавленный алюминий вызывает сильную эрозию и износ ротора, особенно на границе раздела между графитовым ротором и расплавленным алюминием. Здесь одновременно происходят коррозия, эрозия, абразивный износ и окисление под действием воздуха, в результате чего графитовый ротор постепенно истончается на границе раздела трех фаз, пока не выходит из строя и не подлежит утилизации. Поэтому ключом к продлению срока службы графитовых роторов является поиск способов повышения их стойкости к окислению и противодействия коррозии, эрозии и износу под воздействием расплавленного алюминия при высоких температурах.
Технические специалисты провели обширные исследовательские работы по увеличению срока службы графитовых роторов. На этой основе был получен материал на основе дигидрофосфата алюминия, обладающий высокой стойкостью к окислению, коррозии, эрозии и истиранию под воздействием расплавленного алюминия, а также разработан полный комплекс технологических процессов для обработки графитовых роторов этим материалом. Благодаря данному процессу обработки срок службы графитового ротора увеличивается более чем в 5 раз по сравнению со сроком службы ротора, обработанного чистым графитом; при этом процесс прост, легко реализуем и не требует больших затрат, что открывает широкие перспективы его применения.
Дигидрофосфат алюминия обладает высокой термостойкостью, коррозионной стойкостью, устойчивостью к тепловым вибрациям, эрозионной стойкостью, стойкостью к окислению и другими свойствами, а также хорошей смачиваемостью графитовыми материалами; при этом он плохо смачивается расплавленным алюминием и не вступает с ним в реакцию. Используя поры графитового материала, в него погружают дигидрофосфат алюминия, а затем его затвердевают, чтобы преобразовать дигидрофосфат алюминия в полифосфат алюминия. После обработки поверхность и поры графитового ротора заполняются полифосфатом алюминия, благодаря чему на поверхности открытых частиц графита образуется защитный слой полифосфата алюминия, и графит не вступает в прямой контакт с воздухом и расплавленным алюминием, находящимся в состоянии высокой температуры. Это не только повышает плотность и прочность графитового ротора, но и значительно улучшает его стойкость к окислению, а также устойчивость к коррозии, эрозии и истиранию под воздействием расплавленного алюминия, что позволяет значительно продлить срок службы графитового ротора.