ما هو دوار إزالة الغازات المصنوع من الجرافيت؟

دوار إزالة الغازات المصنوع من الجرافيتيستخدم بشكل شائع في صناعة صب المعادن، وخاصة في صهر وتكرير الألومنيوم وسبائكه، وفي بعض الحالات لمعالجة الزنك المنصهر وسبائك النحاس والمعادن غير الحديدية الأخرى.
تُعدّ هذه المكونات عنصراً أساسياً في عملية إزالة الغازات. فمن خلال الدوران وحقن الغاز الخامل، يقوم الدوار بإزالة الغازات المذابة وجزء من الشوائب من المعدن المنصهر بكفاءة، مما يمنع المسامية وتجاويف الانكماش وغيرها من العيوب في المسبوكات، وبالتالي يضمن الجودة الداخلية والسطحية للمنتجات النهائية.

1. المواد

عادة ما يتم تصنيع دوارات إزالة الغازات المصنوعة من الجرافيت من الجرافيت عالي النقاء أو الجرافيت المتساوي الضغط للأسباب التالية:

• أداء ممتاز في درجات الحرارة العالية:
  بإمكانها الحفاظ على استقرارها الهيكلي عند درجات حرارة المعادن المنصهرة (على سبيل المثال، حوالي 700 درجة مئوية للألمنيوم المنصهر).

• الاستقرار الكيميائي:
  تُظهر هذه المواد قابلية منخفضة للتبلل بالألمنيوم المنصهر والمعادن الأخرى، مما يساعد على تقليل التآكل الشديد والتصاق المعادن.

• مقاومة عالية للتآكل:
  بإمكانها مقاومة الهجوم من المعادن المنصهرة وبعض المواد المساعدة على الصهر.

• سهولة التشغيل الآلي:
  يمكن تشكيل الجرافيت وطحنه وحفره، مما يسهل تصنيع الدوارات بأشكال وأحجام مختلفة لتناسب تصميمات الأفران المختلفة ومتطلبات العمليات.

2. مبدأ العمل والوظائف الرئيسية

تقليب المادة المنصهرة لتعزيز إطلاق الغاز

أثناء التشغيل، يتم غمر الدوار المصنوع من الجرافيت في المعدن المنصهر ويتم تشغيله بواسطة محرك بسرعة عالية.

• يؤدي الدوران إلى توليد تأثير التحريك، مما يجعل المعدن المنصهر يتدفق بقوة أكبر؛

• يساعد هذا في جلب الغازات المذابة والشوائب التي كانت محتجزة في الأصل أو موزعة بشكل غير متساوٍ داخل الصهارة إلى السطح، مما يؤدي إلى تسريع إطلاق الغاز وتعويم الخبث.

حقن الغاز الخامل لإزالة الغازات بكفاءة

عادة ما يتم تصميم ممرات الغاز الداخلية داخل الدوار بحيث يمكن إدخال الغازات الخاملة (عادة الأرجون أو النيتروجين) إلى المعدن المنصهر.

• بفعل الدوار الدوار، ينقسم الغاز الخامل إلى عدد كبير من الفقاعات الدقيقة؛

• بينما تصعد هذه الفقاعات عبر المصهور، فإنها تتبادل مع الهيدروجين المذاب والغازات الأخرى الموجودة في المعدن وتحملها خارج المصهور؛

• كما تلتصق بعض الأكاسيد الدقيقة والشوائب غير المعدنية بأسطح الفقاعات وتصعد إلى السطح معًا، حيث يمكن إزالتها عن طريق الكشط.

3. سيناريوهات التطبيق النموذجية

• إزالة الغازات قبل الصب:
  قبل صب سبائك الألومنيوم، تتم معالجة المصهور لإزالة الغازات والخبث لتقليل المسامية وتحسين كثافة المسبوكات.

• عمليات الصهر والتكرير:
  في أفران الصهر أو أفران التكرير، تُستخدم دوارات إزالة الغازات لإزالة الهيدروجين وبعض الأكاسيد من المصهور، مما يؤدي إلى تحسين نظافة المصهور.

4. أنواع وأشكال دوارات إزالة الغازات المصنوعة من الجرافيت

تتوفر دوارات إزالة الغازات من الجرافيت بتصاميم مختلفة، وذلك حسب نوع المعدن الذي تتم معالجته، وتصميم الفرن، والإنتاجية المطلوبة:

• وحدات إزالة الغازات الدوارة:
  الحل الأكثر شيوعاً لمعالجة مصهور الألومنيوم. يتم تركيب الدوار على عمود محرك ويدور في حوض المعدن المنصهر أو فرن التكرير.

• تصاميم مختلفة لرأس الدوار:
  على سبيل المثال، رؤوس متعددة الشفرات أو تصميمات محسّنة للتدفق تولد فقاعات أدق وأكثر تجانسًا لتعزيز كفاءة إزالة الغازات.

• الهياكل المتكاملة أو المنفصلة:
  يتم تصنيع بعض الدوارات كقطعة واحدة (عمود ورأس)، بينما تستخدم أخرى وصلات ملولبة بحيث لا يلزم استبدال سوى رأس الدوار البالي، مما يقلل من تكاليف الصيانة.

5. المزايا والقيمة

• متانة جيدة:
  يوفر الجرافيت مقاومة قوية للتآكل ومقاومة للصدمات الحرارية، مما يسمح للدوار بالحفاظ على عمر خدمة معقول في بيئات المعادن المنصهرة.

• كفاءة عالية في إزالة الغازات:
  إن الجمع بين التحريك وحقن الغاز الخامل يقلل بشكل كبير من محتوى الغاز المذاب في المعدن.

• تحسن ملحوظ في جودة المعدن:
  بعد إزالة الغاز والشوائب الضارة، تقل مسامية الصب وتصبح البنية الداخلية أكثر كثافة، مما يحسن كلاً من الخصائص الميكانيكية وجودة السطح.

تذكير:بمرور الوقت، سيتآكل الدوار المصنوع من الجرافيت بسبب ارتفاع درجة الحرارة والإجهاد الميكانيكي والأكسدة، لذلك يلزم إجراء صيانة دورية واستبداله.