Система дегазации в режиме онлайн

Система онлайн-дегазации позволяет уменьшить накопление газа и связанные с этим проблемы, а также обеспечить максимальную эффективность рафинирования.

Одним из основных недостатков традиционных реакторов является то, что пузырьки, попав в расплав алюминия, объединяются в скопления. Накопление газа значительно снижает скорость рафинирования. По мере подъема пузырьков к поверхности в результате накопления газа образуются пузырьки как меньшего, так и большего размера. Крупные пузыри усиливают возмущение на границе раздела между расплавом алюминия и слоем шлака, что приводит к некоторому обратному потоку, в результате чего примеси из шлака вновь попадают в расплавленный алюминий. Мелкие пузыри, достигающие верхней части расплава алюминия, позволяют свести к минимуму этот источник загрязнения.

Что ещё более важно, площадь контакта между газом и расплавленным металлом значительно уменьшается из-за объединения пузырьков в более крупные. Это приводит к значительному снижению скорости реакции рафинирования, поскольку данная реакция протекает исключительно на границе раздела «газ-металл». Водород обладает высокой дисперсионной способностью в алюминиевом расплаве, и реакция переноса в основном определяется площадью границы раздела. Чем больше площадь границы раздела, тем меньше времени требуется для достижения определённой степени дегазации.

Кроме того, чем больше площадь границы раздела, тем больше возможностей у пузырьков сталкиваться с примесями и улавливать их. Следовательно, чем больше площадь границы раздела, тем выше дегазация и очистка эффективность. По мере уменьшения количества пузырьков и площади контакта между газом и металлом вероятность контакта, адгезии или реакции определённой категории примесей с пузырьками значительно снизится.

Влияние температуры очищенного газа

Когда холодный газ впрыскивается в расплавленный металл в виде мелких пузырьков, он быстро расширяется в соответствии с законом идеального газа, образуя более крупные пузырьки. При переходе от комнатной температуры к температуре расплавленного алюминия объем газа, используемого в процессе рафинирования (Ar или N₂), увеличивается в три раза. Если не дать этому расширению произойти до того, как газ будет разбит на мелкие пузырьки, расширение пузырьков приведет к снижению эффективности процесса.

Кроме того, увеличение объёма пузырька приведёт к увеличению его плавучести и скорости движения вверх в расплаве. Поэтому перед тем, как газ попадёт в расплавленный металл, чрезвычайно важно предварительно нагреть его до температуры, близкой к температуре расплавленного алюминия. В системе онлайн-дегазации предварительный нагрев газа осуществляется с помощью специального устройства. Оно обеспечивает прохождение газа между внутренней стенкой графитовой втулки и канавками, выфрезерованными на наружной поверхности вращающегося вала, что увеличивает длину пути газа на вращающемся валу в 20 раз. Большая площадь контакта газа с поверхностью позволяет быстро передавать тепло от гильзы (или реактора) к движущемуся газу.