Czym jest wirnik odgazowujący grafit?

Wirnik odgazowujący grafitowyjest powszechnie stosowany w przemyśle odlewniczym, szczególnie do topienia i rafinacji aluminium i jego stopów, a w niektórych przypadkach do obróbki stopionego cynku, stopów miedzi i innych metali nieżelaznych.
Stanowią kluczowy element procesu odgazowywania. Poprzez obrót i wtrysk gazu obojętnego, wirnik skutecznie usuwa rozpuszczone gazy i część wtrąceń z roztopionego metalu, zapobiegając porowatości, jamom skurczowym i innym wadom odlewów, zapewniając tym samym wysoką jakość zarówno wnętrza, jak i powierzchni gotowych produktów.

1. Materiał

Wirniki odgazowujące grafitowe są zwykle wytwarzane z grafitu o wysokiej czystości lub grafitu izostatycznego z następujących powodów:

• Doskonała wydajność w wysokich temperaturach:
  Potrafią zachować stabilność strukturalną w temperaturach stopionego metalu (na przykład około 700 °C w przypadku stopionego aluminium).

• Stabilność chemiczna:
  Wykazują niską zwilżalność przez stopione aluminium i inne metale, co pomaga ograniczyć poważną erozję i przywieranie metalu.

• Wysoka odporność na korozję:
  Mogą wytrzymać działanie stopionych metali i niektórych topników.

• Dobra obrabialność:
  Grafit można toczyć, frezować i wiercić, co ułatwia produkcję wirników o różnych strukturach i rozmiarach, dostosowanych do różnych konstrukcji pieców i wymagań procesowych.

2. Zasada działania i główne funkcje

Mieszanie stopu w celu ułatwienia uwalniania gazu

Podczas pracy wirnik grafitowy zanurzony jest w stopionym metalu i napędzany silnikiem o dużej prędkości.

• Obrót wywołuje efekt mieszania, dzięki któremu płynny metal płynie szybciej;

• Pomaga to wydobyć rozpuszczone gazy i inkluzje, które pierwotnie były uwięzione lub nierównomiernie rozłożone w stopie, na powierzchnię, przyspieszając uwalnianie gazów i flotację żużla.

Wstrzykiwanie gazu obojętnego w celu efektywnego odgazowania

Wewnątrz wirnika zazwyczaj znajdują się wewnętrzne kanały gazowe, przez które do stopionego metalu można wprowadzać gazy obojętne (najczęściej argon lub azot).

• Pod wpływem działania obracającego się wirnika gaz obojętny rozbija się na dużą liczbę drobnych pęcherzyków;

• Gdy pęcherzyki te unoszą się w górę stopu, wymieniają się z rozpuszczonym wodorem i innymi gazami w metalu i wynoszą je na zewnątrz stopu;

• Niektóre drobne tlenki i wtrącenia niemetaliczne również przylegają do powierzchni pęcherzyków i są wynoszone na powierzchnię, gdzie można je usunąć poprzez zbieranie.

3. Typowe scenariusze zastosowań

• Odgazowanie przed odlewaniem:
  Przed odlewaniem stopu aluminium wytop jest poddawany odgazowaniu i usunięciu żużla w celu zmniejszenia porowatości i poprawy gęstości odlewów.

• Procesy topienia i rafinacji:
  W piecach do topienia lub piecach rafinacyjnych wirniki odgazowujące służą do usuwania wodoru i niektórych tlenków z roztopionego metalu, co poprawia czystość roztopionego metalu.

4. Typy i formy konstrukcyjne wirników odgazowujących grafit

W zależności od rodzaju przetwarzanego metalu, konstrukcji pieca i wymaganej wydajności, wirniki odgazowujące grafitowe są dostępne w różnych wykonaniach, takich jak:

• Jednostki odgazowujące obrotowe:
  Najpopularniejsze rozwiązanie do obróbki stopionego aluminium. Wirnik jest zamontowany na wale silnika i obraca się w korycie z roztopionym metalem lub piecu rafinacyjnym.

• Różne konstrukcje głowic wirnika:
  Na przykład głowice wielołopatkowe lub konstrukcje zoptymalizowane pod kątem przepływu, które generują drobniejsze i bardziej jednolite pęcherzyki, zwiększając w ten sposób wydajność odgazowywania.

• Struktury zintegrowane i podzielone:
  Niektóre wirniki są obrabiane maszynowo jako pojedynczy element (wał i głowica), podczas gdy inne wykorzystują połączenia gwintowane, dzięki czemu wymianie podlega tylko zużyta głowica wirnika, co obniża koszty konserwacji.

5. Zalety i wartość

• Dobra trwałość:
  Grafit zapewnia wysoką odporność na korozję i szok termiczny, dzięki czemu wirnik może pracować przez dłuższy czas w środowiskach z roztopionym metalem.

• Wysoka wydajność odgazowywania:
  Połączenie mieszania i wtryskiwania gazu obojętnego znacząco obniża zawartość gazu rozpuszczonego w metalu.

• Znaczna poprawa jakości metalu:
  Po usunięciu gazów i szkodliwych zanieczyszczeń porowatość odlewu ulega zmniejszeniu, a struktura wewnętrzna staje się gęstsza, co poprawia zarówno właściwości mechaniczne, jak i jakość powierzchni.

Przypomnienie:Z biegiem czasu wirnik grafitowy ulega zużyciu z powodu wysokiej temperatury, naprężeń mechanicznych i utleniania, dlatego konieczna jest regularna konserwacja i wymiana.