В процессах, таких как литье и экструзия алюминия и его сплавов, растворенный водород в расплаве вызывает пористость (газовые поры) и ухудшает качество продукции. Поэтому перед разливкой расплавленный алюминий необходимо подвергать дегазации. Дегазация не только снижает содержание водорода, но и удаляет включения, повышает плотность металла, тем самым улучшая механические свойства и качество поверхности отливок.

Продувка инертным газом/роторная дегазация: Этот метод, широко применяемый в алюминиевой промышленности, предполагает распыление инертного газа на множество очень мелких пузырьков. Подъем пузырьков способствует удалению водорода и одновременно уносит часть включений. Вращающиеся роторы диспергируют пузырьки более равномерно и увеличивают время их пребывания, тем самым повышая эффективность удаления водорода. ([Sohu][1])

Ультразвуковая дегазация: Высокоинтенсивный ультразвук создает кавитацию в расплавленном алюминии, обеспечивая зарождение, рост и слияние микропузырьков. Это значительно ускоряет кинетику удаления водорода и не связано с экологическими рисками (например, использованием хлора). Лабораторные и промышленные испытания показали, что ультразвуковая дегазация дает результаты, сопоставимые или лучше, чем традиционная роторная дегазация аргоном.

Вакуумная/вакуумно-вспомогательная дегазация: Снижение давления над поверхностью расплава способствует диффузии и удалению водорода. В сталелитейной промышленности вакуумная дегазация используется чаще; в случае алюминия этот процесс часто комбинируют с другими методами для повышения эффективности.

Вот некоторые распространенные типы дегазаторов алюминия, представленные на рынке и используемые на производствах:

• мобильные роторные дегазаторы, которые хорошо подходят для малых и средних печей;
• крупные роторные системы для непрерывного процесса;
• ультразвуковое оборудование для дегазации;
• вакуумно-вспомогательные системы дегазации.

Мобильное и компактное оборудование использует механические роторы для создания вихрей в расплавленном алюминии и подачи инертных газов.

Ультразвуковое оборудование создает кавитацию в жидкой фазе через преобразователи.

Вакуумные системы снижают локальное давление в закрытых или полузакрытых средах для облегчения дегазации.

Различные типы дегазаторов алюминия сильно отличаются по конструкции, занимаемой площади и стоимости инвестиций. Выбор должен основываться на производственных мощностях и технологических требованиях.

При покупке или настройке процесса дегазации алюминия следует уделить внимание следующим аспектам:

• Типу инертного газа (аргон является основным выбором).
• Скорости потока газа и методу вдувания (через одно отверстие, пористый кирпич или вращающийся ротор).
• Скорости вращения ротора и его геометрии (влияют на диаметр и дисперсность пузырьков).
• Времени обработки и температуре расплавленного алюминия.

Роторная дегазация: предпочтительны мелкие и многочисленные пузырьки с увеличенным временем пребывания в расплаве. Ультразвуковая дегазация: ключевыми параметрами являются частота, мощность, положение и глубина погружения зонда. Промышленная практика показывает, что пористые или роторные методы диспергирования превосходят продувку через одно отверстие.

Предварительная обработка: Крупные включения и оксиды удаляются перед дегазацией. Расплавленный алюминий предварительно нагревается до стабильной температуры.

Онлайн-мониторинг: Эффективность дегазации проверяется путем тестирования содержания водорода, плотности или металлографического/КТ-анализа образцов отливок.

Техническое обслуживание оборудования: Вращающиеся части, зонды и уплотнения должны регулярно проверяться во избежание повреждения керамики/уплотнений или засорения газовых каналов. Грамотная эксплуатация продлевает срок службы дегазатора и снижает частоту отказов.

Исторически некоторые методы дегазации (например, с использованием хлорсодержащих соединений) оказывали вредное воздействие на окружающую среду. Поэтому промышленность переходит на более экологичные решения, такие как чистые инертные газы и ультразвуковые методы.

Кроме того, при эксплуатации оборудования необходимо учитывать следующее:

• Индивидуальную защиту.
• Обработку отходящих газов, если используются химические газы.
• Электробезопасность и процедуры работы с высокими температурами.

Национальные и отраслевые стандарты устанавливают четкие требования к процессам электролиза и очистки газов, и предприятие должно соблюдать их.

Выбор оптимальной комбинации дегазатора/метода зависит от требований к качеству продукции, масштабов производства и экологических/безопасностных стандартов:

• Для малых партий или ограниченного пространства предпочтительны мобильные или ультразвуковые установки.
• Для крупных непрерывных литейных процессов лучше подходят роторные или вакуумно-вспомогательные системы.
• При высоких экологических требованиях стоит использовать физические методы дегазации без хлора и остатков (инертные газы/ультразвук).
• Только регулярное тестирование и техническое обслуживание оборудования могут гарантировать стабильное качество дегазации.