L'affidabilità del rotore ad alte temperature e durante il funzionamento continuo prolungato diventa un nuovo punto focale nella fusione dell'alluminio.

Mentre le linee globali di lavorazione dell'alluminio continuano a spostarsi versotemperature più elevate, produzione continua più lunga e meno fermi per manutenzione.Garantire che i rotori di degassamento in grafite rimangano stabili e affidabili in condizioni difficili è diventata una preoccupazione fondamentale per gli impianti di fusione dell'alluminio.

Di recente, un fornitore di soluzioni per l'ingegneria delle superfici e il rivestimento ha lanciato una soluzione di affidabilità specifica per i rotori di degassamento in grafite operanti ad alta temperatura e per lunghi periodi. La soluzione è già stata implementata in diversi impianti di alluminio e sta riscuotendo grande interesse.

1. Alta temperatura + cicli lunghi

Con l'aggiornamento dei prodotti in lega di alluminio e l'aumento dei livelli di automazione, il tempo di singola corsa di molte linee di fusione e colata è aumentato in modo significativo. Ora è comune che i rotori siano immersi in alluminio fuso a700–750 °C o anche superioreper lunghi periodi, ruotando continuamente.

In queste condizioni, i rotori in grafite convenzionali sono soggetti a:

• Ossidazione accelerata ad alta temperatura, che provoca un rapido irruvidimento e sfaldamento della superficie;

• Crepe o addirittura rotture dovute alla combinazione di shock termico e stress meccanico;

• Il distacco e lo sfaldamento del rivestimento sono causati dalla differenza di dilatazione termica tra il rivestimento e la grafite;

• Si osserva un calo significativo dell'efficienza di degassamento nel tempo, che porta a un aumento dei difetti di porosità.

2. Dal materiale al rivestimento

Per condizioni operative ad alta temperatura e di lunga durata, la nuova soluzione ènonNon si tratta semplicemente di "aggiungere uno strato di rivestimento" ai rotori esistenti. Al contrario, ottimizza l'intero sistema, dalla selezione del substrato di grafite e dalla struttura del rotore al sistema di rivestimento e al controllo del processo:

• Selezione raffinata del substrato di grafite
  Controllando la densità della grafite, la struttura dei pori e le proprietà anisotrope, la soluzione riduce le concentrazioni di stress interne e i percorsi di ossidazione, ponendo solide basi per prestazioni di lunga durata ad alta temperatura.

• Struttura del rotore progettata per l'affidabilità
  La girante, i canali di flusso e le sezioni di transizione sono strutturalmente ottimizzati per eliminare gli angoli vivi e le sezioni trasversali deboli nelle aree soggette a forti sollecitazioni, migliorando la resistenza agli shock termici.

• Rivestimenti per alte temperature con filosofia di "abbinamento"
  Vengono utilizzati sistemi di rivestimento composito con coefficienti di dilatazione termica più vicini a quelli della grafite. Questi non solo offrono un'eccellente resistenza all'ossidazione e alla corrosione, ma riducono anche le fessurazioni e lo sfaldamento causati dalla differenza di temperatura.

• Controllo del processo focalizzato su strati “densi e uniformi”.
  Grazie a un pretrattamento in più fasi e a processi di rivestimento controllati, la soluzione migliora la densità e l'adesione del rivestimento, prevenendo l'esposizione precoce del substrato di grafite in caso di flusso rotazionale prolungato e l'erosione.

3. Risultati sul campo

Negli impianti di fusione dell'alluminio che hanno adottato il nuovorotori di degassamento in grafiteI risultati ottenuti in condizioni di processo comparabili includono:

• Durata di servizio notevolmente prolungata per ciascun rotore, con un minor numero di sostituzioni del rotore;

• Prestazioni di degassamento più stabili, con un minor numero di reclami relativi a porosità e inclusioni nelle lunghe campagne di colata;

• Riduzione dei tempi di inattività per la manutenzione, con conseguente aumento del tempo di attività complessivo della linea e della produttività;

• Si è registrata una netta diminuzione degli incidenti improvvisi causati dalla rottura del rotore o dal distacco del rivestimento.

È prevedibile che chiunque riuscirà per primo a risolvere le problematiche di affidabilità dei rotori di degassamento in grafite in condizioni di funzionamento prolungato e ad alta temperatura, otterrà un vantaggio competitivo nella prossima fase di aggiornamento dei processi di fusione dell'alluminio. Attorno al tema della "gestione di processi gravosi", lo sviluppo tecnico e di prodotto è diventato un nuovo campo di battaglia in cui sia l'industria dell'alluminio che i fornitori di rotori stanno intensificando i propri sforzi.