İkincil Alüminyum Ergitmede Örtü Gazı
İnert Atmosferin Faydaları
Giriş
İkincil alüminyum ergitme, rafine etme ve geri dönüştürme alanında, örtü gazı kullanımı proses verimliliğini ve ürün kalitesini arttırmak için çok önemli bir tekniktir. Esasen inert bir gaz örtüsü olan örtü gazı, erimiş alüminyumu atmosferik oksijen etkileşiminin zararlı etkilerinden koruyarak oksidasyonu ve cüruf oluşumunu azaltır. Bu teknik genel bakış, ergitme süpervizörlerine ve teknisyenlerine gaz seçimi, hacim, akış hızları, fırın donanımı ve ilgili fayda ve tehlikeleri kapsayan örtü gazı uygulamaları hakkında kapsamlı bir anlayış sağlamayı amaçlamaktadır. Kapak gazı özelliklerinin sirkülasyon ve transfer pompalarına entegre edilerek kapak gazı dağıtım sisteminin basitleştirilmesine özel bir vurgu yapılacaktır.
Gaz Tipi
Uygun bir örtü gazının seçimi, alüminyum ergitme işleminin özel gereksinimlerine bağlıdır. Yaygın olarak kullanılan gazlar arasında nitrojen (N2), argon (Ar) ve bunların karışımları bulunur. Nitrojen ekonomik açıdan uygulanabilirlik sunarken, argonun üstün inertliği ve yoğunluğu(1) yüksek kaliteli alüminyum üretimi için tercih edilmesini sağlar.
Gaz Hacmi ve Akış Oranları
Gerekli örtü gazı hacmi fırın boyutlarına ve istenen atmosferik izolasyon seviyesine bağlıdır. Havaya göre nötr yoğunluğu nedeniyle nitrojen için fırın tepe boşluğunda pozitif basınç oluşturmaya yetecek bir gaz hacmi önerilir. Daha yüksek yoğunluğu nedeniyle argon, erimiş banyo yüzeyinde batacak ve havanın yerini alacaktır. Akış hızları, aşırı gaz tüketimini en aza indirirken tutarlı bir gaz örtüsünü korumak için düzenlenmelidir.
Fırın Donanımı
Bir fırının kapak gazı işletimi için güçlendirilmesi, bir gaz kaynağı, basınç regülatörleri, akış ölçerler ve dağıtım mızraklarından oluşan bir gaz dağıtım sisteminin kurulmasını gerektirir. Fırın, gaz sızıntısını önlemek ve etkili atmosferik izolasyon sağlamak için bir sızdırmazlık mekanizması ile donatılmalıdır. Cüruf oluşum oranları en yüksek yüzey türbülansına sahip alanlarda (ve dolayısıyla atmosfere maruz kalan en büyük alanda) en yüksek olduğundan, pompa kuyusunda, şarj kuyusunda ve girdap çanağında örtü gazı kullanmak genel cüruf azaltımına en büyük etkiyi sağlar.
Entegre Kapak Gaz Pompaları ile Fırın Donanımı
Geleneksel örtü gazı dağıtım sistemleri genellikle lanslara veya diğer dağıtım mekanizmalarına dayanırken, pompa teknolojisindeki gelişmeler örtü gazı özelliklerinin doğrudan sirkülasyon ve transfer pompalarına entegre edilmesine yol açmıştır. Bu yenilikçi yaklaşım, ek gaz dağıtım ekipmanı ihtiyacını ortadan kaldırarak fırın kurulumunu kolaylaştırmakta ve operasyonel verimliliği artırmaktadır. High Temperature Systems hem transfer hem de sirkülasyon pompaları için örtü gazı seçenekleri sunmaktadır(2). Bu pompalar, mili inert bir atmosferde tutan ve dönen mil ile metal hat arasındaki arayüzde cüruf oluşumunu azaltan bir inert gaz tahliyesine sahip benzersiz bir kombine mil desteği / muhafazası kullanır. Kapak gazı pompaları ayrıca şaft muhafazasını metal hattın altına havalandırarak pompa kuyusuna kapak gazı sağlar.
Kapalı Mil Destekli Kapalı Tip Pompa
Kapalı tip pompa, koruyucu bir refrakter kovan içine yerleştirilmiş kapalı bir mile sahiptir. Bu durum inceleme ve temizlik için kolay erişimi engellerken, pompa isteğe bağlı olarak bir inert gaz beslemesiyle donatılmıştır.
Kapak Gazı Uygulamasının Faydaları
Azaltılmış Oksidasyon ve Cüruf Oluşumu: Örtü gazının birincil faydası, alüminyum oksidasyonunu ve buna eşlik eden cüruf oluşumunu azaltma kabiliyetinde yatmaktadır.
Geliştirilmiş Eriyik Temizliği: Atmosferik etkileşimi en aza indiren örtü gazı, eriyik temizliğinin artmasına katkıda bulunarak gözenekliliği azaltılmış ve mekanik özellikleri iyileştirilmiş üstün döküm ürünler elde edilmesini sağlar.
Geliştirilmiş Enerji Verimliliği: Örtü gaz örtüsü tarafından sağlanan yalıtım, pompa ve şarj kuyularında ocak dışındaki eriyik yüzeyinden ısı kayıplarını azaltarak enerji verimliliğini artırır ve işletme maliyetlerini düşürür.
Basitleştirilmiş Gaz Dağıtımı: Kapak gazı özelliklerinin pompalara entegrasyonu, fırın kurulumunu kolaylaştırarak ekipman karmaşıklığını ve bakım gereksinimlerini azaltır.
Kapak Gazı Uygulamalarının Tehlikeleri
Boğulma: Oksijenin fırın tepe boşluğundaki örtü gazı ile yer değiştirmesi boğulma riski oluşturur. Yeterli havalandırma ve oksijen izleme sistemlerinin kullanılması bu tehlikeyi azaltmak için çok önemlidir. Bakım öncesinde inert gazın çevrilmesi bu riski azaltır.
Gaz Sıkışması: Pek olası olmasa da, gazdan arındırma işlemi sırasında yanlış gaz dağıtımı veya yetersiz çalkalama, erimiş alüminyum içinde gaz sıkışmasına yol açarak döküm kusurlarına ve ürün bütünlüğünün bozulmasına neden olabilir. Bu tür olayların önlenmesi için dikkatli proses kontrolü ve belirlenmiş prosedürlere bağlılık esastır.
Sonuç
İkincil alüminyum ergitme operasyonlarında örtü gazı teknolojisinin uygulanması, özellikle de örtü gazı özelliklerinin pompalara entegre edilmesiyle, oksidasyonun azaltılması, eriyik temizliğinin iyileştirilmesi, enerji verimliliğinin artırılması ve basitleştirilmiş gaz dağıtımı gibi çok sayıda avantaj sunar. Eritme süpervizörleri ve teknisyenleri, örtü gazı uygulamalarının teknik nüanslarını anlayarak ve en iyi uygulamaları uygulayarak alüminyum eritme proseslerini optimize etmek ve üstün ürün kalitesi elde etmek için bu teknolojinin tüm potansiyelinden yararlanabilir.
Dipnotlar:
(1) Argonların özgül ağırlığı 730C veya 1350F'de havadan yaklaşık %27 daha ağırdır.
(2) Kapalı Tip Pompa - Kapalı Mil Destekli. Kapalı tip pompa, koruyucu bir refrakter manşon içine yerleştirilmiş kapalı bir mile sahiptir. Bu, inceleme ve temizlik için kolay erişimi engellerken, pompa isteğe bağlı olarak bir inert gaz beslemesi ile donatılmıştır.