Rotor khử khí bằng gốm Silicon Nitride: Bản nâng cấp cho các xưởng đúc nhôm

Trong một xưởng nấu chảy chạy ở nhiệt độ 720°C, rôto khử khí bằng than chì thường tồn tại từ hai đến sáu tuần trước khi cổ trục bị xệ xuống hoặc đầu bị mòn. Rôto là một vật tư tiêu hao, nhưng chi phí thực tế không chỉ ở bộ phận thay thế. Chính độ xốp hydro xuất hiện trong quá trình đúc cuối cùng, việc dừng bảo trì đột xuất và sự phân tán khí không nhất quán đã buộc lò phải chạy chu kỳ dài hơn. Rôto khử khí bằng gốm silicon nitrit thay đổi số học đó.

Đối với các xưởng nấu chảy coi việc loại bỏ hydro là một bước được kiểm soát chứ không phải là công việc thường ngày, silicon nitride mang lại lợi ích có thể đo lường được về thời gian hoạt động, độ sạch nóng chảy và chi phí trên mỗi tấn. Quyết định không phải là mua một mặt hàng tiêu dùng đắt tiền hơn. Đó là việc xác định lại những gì trạm khử khí có thể làm.

Tại sao cánh quạt than chì là liên kết yếu

Than chì là vật liệu mặc định cho rôto khử khí vì nó dễ gia công, ổn định nhiệt và không hòa tan trong nhôm nóng chảy. Tuy nhiên, than chì làm ướt nhôm. Theo thời gian, nó thu được một lớp oxit nhôm. Lớp này phát triển và rôto trở thành nguồn chứa các tạp chất phi kim loại. Đầu bị ăn mòn không đều, đường kính trục co lại. Kết quả là rôto mất cân bằng, rung lắc và cuối cùng phải rút ra khỏi khối nóng chảy.

Than chì cũng phản ứng chậm với oxy trong khí quyển lò. Trên 700°C, bề mặt than chì bị oxy hóa đều đặn. Phản ứng tiêu thụ vật liệu rôto. Đó là lý do tại sao hầu hết các cửa hàng nấu chảy đều để sẵn hai hoặc ba rôto than chì trên kệ và chấp nhận chi phí thay thế như một phần ngân sách vận hành.

Hậu quả hiển thị trong các bài đọc về chất lượng tan chảy. Khi rôto than chì đã đi được nửa tuổi thọ, các kênh khí trong đầu có thể bị chặn một phần. Dòng khí trở nên khó dự đoán hơn và sự tan chảy thường giữ lại nhiều hydro hòa tan hơn. Trong quá trình đúc nhôm hiệu suất cao, tuổi thọ rô-to hai tuần có nghĩa là phải thay hàng chục lần rô-to mỗi năm, mỗi lần đều có khả năng xảy ra lỗi.

Silicon nitrit: bài toán vật liệu

Silicon nitride là một loại gốm dày đặc, có độ bền cao, độ giãn nở nhiệt thấp và khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời. Nó không làm ướt nhôm nóng chảy nên nhôm không thể tích tụ trên bề mặt rôto. Rôto vẫn giữ được tính nhất quán về mặt hình học trong thời gian dài hơn nhiều.

Vật liệu SG28 của SGJL là silicon nitride thiêu kết không áp suất có độ bền uốn trên 800 MPa và hệ số giãn nở nhiệt khoảng 3,2 ppm/K. Điều này có nghĩa là rôto có thể được đưa vào lò mà không cần làm nóng trước lâu. Trong các cửa hàng nấu chảy chạy nhiều hợp kim trong một ngày, đây là mức tiết kiệm thời gian đáng kể. Bởi vì silicon nitride có độ hòa tan thấp trong nhôm nên nó không giải phóng silicon vào chất nóng chảy, đây là mối lo ngại đã biết đối với một số loại gốm sứ khác.

Sự khác biệt có thể hành động nhất là tuổi thọ sử dụng. Tuổi thọ rôto tăng gấp sáu lần không chỉ làm giảm chi phí mua hàng; nó cũng loại bỏ những gián đoạn hoạt động gây ra rủi ro về chất lượng. Để xem cơ chế chi tiết hơn, hãy đọc Rôto khử khí silicon nitride cải thiện hiệu suất đúc nhôm như thế nào . Bài viết đó trình bày các nguyên lý vật lý đằng sau sự hình thành bong bóng khí.

Cách chọn rôto khử khí silicon nitride

Việc lựa chọn rôto phù hợp phụ thuộc vào độ sâu nóng chảy, hình dạng lò và loại khí khử khí được sử dụng.

Đường kính trục và cổ

Trục rôto tiêu chuẩn có đường kính từ 40 đến 100 mm. Trục dày hơn xử lý tốc độ quay cao hơn nhưng cũng chiếm nhiều không gian hơn trong lò. Đối với lò 1 tấn có trạm khử khí hình tròn, trục 50 đến 60 mm với đầu 200 mm là điển hình. Đối với lò 5 tấn, trục 75 đến 100 mm với đầu 300 đến 350 mm là phổ biến.

Hiệu suất phân tán khí và đầu rôto

Thiết kế đầu rôto xác định sự phân bố bong bóng. Đầu nhiều lưỡi với các lỗ thoát khí góc cạnh tạo ra các bong bóng nhỏ hơn nổi lên chậm hơn, tăng thời gian truyền khí. Rôto có tỷ lệ phân tán cao giúp loại bỏ hydro tốt hơn với mức tiêu thụ argon hoặc nitơ thấp hơn. Điều này quan trọng khi so sánh các nhà cung cấp vì tốc độ dòng khí là chi phí vận hành trực tiếp.

Nhiệt độ lò và loại khí

Rôto silicon nitride chịu được nhiệt độ lên tới 1200°C, do đó vật liệu không phải là yếu tố hạn chế. Argon là loại khí phổ biến nhất, mặc dù nitơ có thể được sử dụng với một số hợp kim. Trục rôto phải có kích thước phù hợp với lưu lượng và áp suất. Sự không khớp ở đây cho phép khí thoát ra qua các phụ kiện hoặc qua đầu rô-to ở áp suất cao, tạo ra dòng chảy rối làm tái tạo ra hydro.

Bốn điều cần xác minh trước khi mua rôto silicon nitride:

1. Xác nhận chiều dài đầu rôto so với độ sâu của lò để có thể hạ thấp nó xuống dưới bề mặt nóng chảy.
2. Xác minh đường kính trục khớp với trạm khử khí hiện có hoặc được cung cấp bộ chuyển đổi mới.
3. Yêu cầu dữ liệu về mật độ vật liệu và độ bền uốn. Gốm có mật độ đầy đủ không nên có lỗ chân lông mở.
4. Yêu cầu phương pháp thử nghiệm sốc nhiệt được ghi lại của nhà cung cấp hoặc mẫu để chạy thử.

Giải pháp rôto SGJL để đúc nhôm và đúc khuôn

vật tư SGJL cánh quạt khử khí silicon nitride như một phần của hệ thống vật liệu gốm silicon nitride SG28. Rôto khử khí SG28 được sản xuất dưới dạng thân gốm nguyên khối, không có mối nối được dán hoặc bắt vít giữa trục và đầu. Điều này loại bỏ điểm yếu khiến nhiều rôto bị hỏng khi chuyển đổi từ đầu sang trục.

Rôto SG28 của chúng tôi có sẵn với cấu hình tiêu chuẩn và có thể được đặt hàng với chiều dài trục tùy chỉnh để phù hợp với độ sâu lò. Song song, chúng tôi cũng cung cấp rôto khử khí bằng gốm OS-11 O'Sialon cho các ứng dụng có cấu hình mài mòn khác có lợi. Cả hai trang sản phẩm đều bao gồm các tùy chọn kích thước và ghi chú hiệu suất.

Rôto khử khí bằng gốm Silicon Nitride SG-28 để khử khí nhôm tốc độ cao Rôto SG-28 sử dụng silicon nitride để tránh quá trình oxy hóa và nhiễm bẩn nhôm, hỗ trợ tốc độ lên tới 600 vòng/phút với độ đồng tâm chính xác. Các khớp nối bằng thép không gỉ của nó đảm bảo hiệu suất ổn định, khiến nó trở thành sự lựa chọn đáng tin cậy để nâng cấp lò nung. Xem sản phẩm →

Rôto khử khí bằng gốm OS-11 O'Sialon để xử lý nhôm không làm ướt Rôto OS-11 O'Sialon có đặc tính không làm ướt và độ bền cao giúp quay ổn định ở tốc độ cao, tạo ra bọt mịn để khử khí hiệu quả. Nó phù hợp với các ứng dụng mà cấu hình hao mòn khác nhau có lợi. Xem sản phẩm →

Hai tùy chọn này bao gồm các trường hợp sử dụng chính trong đúc nhôm và đúc khuôn. Để có cái nhìn rộng hơn về vị trí các thành phần này phù hợp trong xưởng nấu chảy, hãy xem lại ứng dụng đúc và đúc nhôm . Các thành phần như ống nâng và ống bảo vệ lò sưởi thường được chỉ định theo thứ tự nâng cấp lò giống nhau.

Thực hiện chuyển đổi mà không cần thử nghiệm rủi ro

Cách đáng tin cậy nhất để đánh giá rôto khử khí silicon nitride là chạy so sánh có kiểm soát trong một lò. Chọn lò nung tiêu biểu cho quy trình nấu chảy của nhà máy. Đo hàm lượng hydro và mật độ của vật đúc trước khi thay đổi, sau đó chạy rôto silicon nitride theo trình tự tương tự. Theo dõi thời gian quay rôto, lưu lượng khí và số lần thay đổi rôto trong khoảng thời gian chuẩn.

Tìm kiếm ba kết quả: hàm lượng hydro dưới mức mục tiêu, dạng bọt khí nhất quán và không tích tụ nhôm trên rôto sau mười lần gia nhiệt. Nếu rôto vẫn trông mới thì lợi thế về tuổi thọ là rõ ràng. Giá mua rôto silicon nitride cao hơn đáng kể so với than chì, nhưng chi phí cho mỗi tấn kim loại đúc thường thấp hơn do giảm chi phí bảo trì và ít phế phẩm chất lượng hơn.

Đối với một công ty xuất khẩu sang hơn 30 quốc gia và phục vụ các quy trình đúc và đúc nhôm, SGJL áp dụng nguyên tắc khoa học vật liệu tương tự cho mọi rôto rời khỏi nhà máy. Việc chuyển đổi không phải là một nâng cấp mang tính đầu cơ. Đó là một sự thay đổi quy trình giúp trạm khử khí hoạt động, giữ cho chất tan chảy sạch hơn và giữ vật đúc ở mức độ xốp thông số kỹ thuật.