De betrouwbaarheid van rotoren bij hoge temperaturen en langdurig continu gebruik wordt een nieuw aandachtspunt bij het smelten van aluminium.

Naarmate de wereldwijde aluminiumverwerkingslijnen zich steeds meer verplaatsen naarhogere temperaturen, langere ononderbroken productie en minder onderhoudsstopsHet waarborgen van de stabiliteit en betrouwbaarheid van grafietontgasrotoren onder zware omstandigheden is een cruciale zorg geworden voor aluminiumsmelterijen.

Onlangs lanceerde een leverancier van oppervlaktebehandelings- en coatingoplossingen in de industrie een betrouwbaarheidsoplossing specifiek voor grafietontgasrotoren die onder hoge temperaturen en gedurende lange tijd werken. De oplossing is reeds in diverse aluminiumfabrieken geïmplementeerd en trekt veel aandacht.

1. Hoge temperatuur + lange cycli

Door de verbetering van aluminiumlegeringsproducten en de toenemende automatisering is de doorlooptijd van veel smelt- en gietlijnen aanzienlijk toegenomen. Het is nu gebruikelijk dat rotors in gesmolten aluminium worden ondergedompeld.700–750 °C of zelfs hogergedurende lange perioden, terwijl er continu wordt geroteerd.

Onder deze omstandigheden zijn conventionele grafietrotoren gevoelig voor:

• Versnelde oxidatie bij hoge temperaturen, wat leidt tot snelle oppervlakteverruwing en afschilfering;

• Scheuren of zelfs breuken als gevolg van een combinatie van thermische schok en mechanische spanning;

• Afbladderen en loslaten van de coating als gevolg van een verschil in thermische uitzetting tussen de coating en het grafiet;

• Een merkbare afname van de ontgassingsefficiëntie in de loop van de tijd leidt tot meer porositeitsdefecten.

2. Van materiaal tot coating

Voor bedrijfsomstandigheden met hoge temperaturen en lange duur is de nieuwe oplossingnietHet gaat niet alleen om het "aanbrengen van een coatinglaag" op bestaande rotors. In plaats daarvan optimaliseert het het hele systeem – van de selectie van het grafietsubstraat en de rotorstructuur tot het coatingsysteem en de procesbeheersing:

• Verfijnde selectie van grafietsubstraat
  Door de dichtheid, poriënstructuur en anisotrope eigenschappen van grafiet te beheersen, vermindert de oplossing interne spanningsconcentraties en oxidatieprocessen, waardoor een solide basis wordt gelegd voor langdurige prestaties bij hoge temperaturen.

• Rotorconstructie ontworpen voor betrouwbaarheid
  De waaier, de stroomkanalen en de overgangssecties zijn structureel geoptimaliseerd om scherpe hoeken en zwakke dwarsdoorsneden in gebieden met hoge spanning te verwijderen, waardoor de weerstand tegen thermische schokken wordt verbeterd.

• Hittebestendige coatings met een "matching"-filosofie.
  Er worden composietcoatingsystemen gebruikt met thermische uitzettingscoëfficiënten die dichter bij die van grafiet liggen. Deze bieden niet alleen een uitstekende oxidatie- en corrosiebestendigheid, maar verminderen ook scheurvorming en afbladdering als gevolg van thermische mismatch.

• Procesbeheersing gericht op “dichte en uniforme” lagen
  Door middel van een voorbehandeling in meerdere stappen en gecontroleerde coatingprocessen verbetert de oplossing de coatingdichtheid en hechting, waardoor vroegtijdige blootstelling van het grafietsubstraat onder langdurige roterende stroming en erosie wordt voorkomen.

3. Resultaten uit het veld

In aluminiumsmelterijen die de nieuwe methode hebben toegepastgrafiet ontgassingsrotorenResultaten onder vergelijkbare procesomstandigheden zijn onder andere:

• Een aanzienlijk langere levensduur per rotor, met minder rotorvervangingen;

• Stabielere ontgassingsprestaties, met minder klachten over porositeit en insluitingen tijdens langdurige gietcampagnes;

• Minder stilstand voor onderhoud, wat leidt tot een hogere algehele productiebeschikbaarheid en productiviteit;

• Een duidelijke afname van plotselinge incidenten veroorzaakt door rotorbreuk of delaminatie van de coating.

Het is te verwachten dat degene die als eerste de betrouwbaarheidsproblemen van grafietontgassingsrotoren onder hoge temperaturen en langdurige bedrijfsomstandigheden kan oplossen, een voorsprong zal hebben bij de volgende ronde van upgrades van het aluminiumsmeltproces. Rond het thema "omgaan met zware processen" is de technische en productontwikkeling een nieuw strijdveld geworden, waar zowel de aluminiumindustrie als de rotorleveranciers hun inspanningen intensiveren.