Logo

Odplyňovací komponenty

S rostoucí poptávkou po odlitcích z neželezných kovů, zejména z hliníku a slitin hliníku, roste tlak na slévárny, aby se zlepšila kvalita odlitků. Jedním z nejběžnějších a nejúčinnějších způsobů čištění hliníkové taveniny je odplyňování, kterým se z taveniny odstraní nečistoty, čímž se získá čistší a kvalitnější kov. S rostoucí globální výrobou a poptávkou po kvalitních odlitcích hliníku, zvyšující se globalizací průmyslu a zvyšující se konkurencí mezi slévárny, musí proto provozovat nejúčinnější a nákladově nejefektivnější procesy, aby mohli nabízet cenově konkurenceschopné odlitky v celosvětovém měřítku. Dodáváme grafitové odplyňovací roury pro odplyňování roztaveného kovu dusíkem. Je to jednoduchý a levný způsob, jak zajistit, aby kov neobsahoval rozpuštěné plyny, čímž se snižuje pórovitost a nežádoucí efekty na povrchu odlitku.

Teoretický princip

Nečistoty nacházející se v roztaveném hliníku jsou dvou hlavních typů: rozpuštěný vodík a pevné nekovové inkluze. Rozpuštěný vodík je vylučován z roztaveného kovu, kdy se kov ochlazuje a tuhne, přičemž vzniká nežádoucí pórovitost. Tato pórovitost, spolu s nekovovými tuhými inkluzemi, snižuje pevnost a nepříznivě ovlivňuje konečné vlastnosti odlitků vyrobených z hliníku.

V hliníku dochází k reakci s vodními parami: 2 Al + 3 H2O = Al2O3 + 3 H2 (a)

Molekulární vodík se potom v roztaveném kovu disociuje: 3 H2 = 6 H (b)

Roztavený hliník také interaguje s atmosférickým kyslíkem, takže kromě oxidační reakce (a) se vyskytuje i tato reakce:
4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3

Tato reakce má za následek tvorbu povlaku na povrchu roztaveného kovu během procesu tavení a následné manipulace s roztaveným kovem. Vzniklé oxidy se zachytí ve hmotě roztaveného materiálu (tavenině), a následně se stanou součástí hotového odlitku. Další nekovové inkluze, jako jsou karbidy, nitridy nebo boridy, mohou pocházet ze zdrojů jako je materiál kelímku nebo jiných žáruvzdorných materiálů. Jakékoliv vzniklé inkluze vedou k defektům ve struktuře odlitku, a proto mají nepříznivý vliv na mechanické vlastnosti; také stěžují obrábění a mohou způsobit poškození obráběcích nástrojů. Aby bylo možné dosáhnout optimální kvality, je nezbytné z roztaveného kovu odstranit rozpuštěný vodík a nekovové inkluze. Tato metoda čištění hliníku je fyzikální proces, který spočívá v čištění inertním plynem. Vodík, který je rozpuštěn v tavenině, difunduje do stoupajících bublin čisticího plynu a je unášen na povrch taveniny. Tento proces je závislý od dvou hlavních parametrů:

  • Rychlost difuze vodíku přes povrchovou vrstvu do bublinek inertního plynu
  • Koncentrace vodíku v bublinkách inertního plynu

Rychlost difuze určuje rychlost odplynění, proto jsou pro optimální účinnost odplynění nezbytné tyto požadavky:

  • Malá velikost bublinek inertního plynu a dlouhá doba jejich setrvání v roztaveném kovu. Tím je zajištěna velká plocha povrchu bublinek, a tedy vyšší míra prostupu vodíku do bublinek inertního plynu,
  • Rovnoměrné rozptýlení bublinek inertního plynu v celém průřezu taveniny,
  • Přiměřený pohyb taveniny, který urychluje transport vodíku do bublinek inertního plynu,
  • Klidný povrch taveniny, aby se zabránilo dalšímu pohlcování vodíku z ovzduší.

Oxidy a jiné nekovové inkluze se odstraňují z povrchu taveniny díky tomu, že bublinky inertního plynu se vážou na oxidy, a unášejí je na povrch taveniny. Principy, které se vztahují na odstraňování vodíku, se vztahují i na odstraňování oxidů.

Čištění roztaveného kovu

Slévárny hliníku si již dlouho uvědomují potřebu účinné technologie na odstranění vodíku a nečistot z hliníku. V poslední době vývoj dospěl ke splnění tohoto požadavku na dosažení nejlepší možné účinnosti odplynění, a to v podobě rotačního odplyňování, které je automatizované, účinné a nákladově efektivní. Princip tohoto způsobu odplyňování je v tom, že rotor vytváří velmi jemné bublinky inertních plynů, které jsou rovnoměrně rozptýleny v celém objemu roztaveného kovu.

Technologie rotačního odplyňování odstraňuje nežádoucí složky vháněním inertního plynu, obvykle dusíku, do roztaveného kovu. Tento plyn se obvykle vhání pomocí odplyňovacího rotoru, který svým tvarem rozbíjí plyn na malé bublinky, a tím rozptyluje dusík v tavenině. Když bublinky stoupají přes taveninu, absorbují vodík rozpuštěný v kovu, a odstraňují ho z taveniny. Díky tomu jsou i nekovové pevné částice unášené na povrch, a následně jsou odstraňovány z povrchu taveniny.

Společnost CGT Carbon dodává zpracovatelům hliníku celý sortiment grafitových komponent na rotační odplyňování hliníku. Naše grafitové rotory a hřídele se osvědčily v slévárnách po celém světě.

Naše vysokovýkonné grafitové rotory a hřídele

Dostupných je několik materiálových systémů na výrobu odplyňovacích rotorů, v průmyslu však dominují rotory vyrobené z grafitu. Obvykle v podobě dvoudílné sestavy, kterou tvoří hřídel a hlava rotoru. Rotory vyrobené z běžných grafitů však během použití rychle degradují, dochází k jejich opotřebení. Z důvodu opotřebení se mění geometrie rotoru, čímž se snižuje účinnost odplyňování. Účinnost rotoru se nakonec sníží, a hřídel se ztenčí do té míry, že je zvýšené riziko zlomení, a proto je třeba vyměnit sestavu rotoru. Vzhledem k tomuto mechanismu a v zájmu zlepšení účinnosti procesu odplyňování je třeba zlepšit materiál a tvar hlavy rotoru, čímž se dosáhne delší životnost a lepší výkon rotorů. V spol. CGT Carbon jsme se věnovali zlepšení standardního grafitu s impregnací pro zvýšení oxidační odolnosti, aby bylo dosaženo odlitků vyšší kvality. Intenzivní výzkum stávajících rotorů, kombinovaný s teoretickými studiemi, simulacemi, rozsáhlým modelováním a praktickými testy vyvrcholil vývojem našeho nového vysokovýkonného rotoru. CGT Carbon používá jedinečnou metodu pro zvýšení oxidační odolnosti grafitových rotorů a hřídelí, která významně zvyšuje odolnost proti oxidaci a opotřebení. Rovněž klademe důraz na optimalizaci konstrukce rotorů a hřídelí na dosažení lepší distribuce plynného dusíku do taveniny v procesu odplynění. Na základě technologií zpracování uhlíku a grafitu, a neustále se zvyšujícího know-how, nabízíme grafitové rotory a hřídele vynikající kvality a s nejvyšší mírou spolehlivosti, aby vyhověly požadavkům slévárenských společností na odplyňování, které zlepšují nákladovou efektivnost procesu rotačního odplyňování tím, že navrhujeme komponenty s delší životností a se zlepšenou účinností odplynění.

Případové studie

Naše grafitové rotory a hřídele byly porovnány s konvenčními rotory a hřídelemi v mnoha slévárnách, při přetavování a odlévání hliníku. Naše grafitové rotory a hřídele s unikátní úpravou proti oxidaci, mají přibližně 5krát delší životnost než grafitové rotory a hřídele s konvenční úpravou vůči oxidaci. Výsledek realizovaných zkoušek je zobrazen na následující srovnávací fotografii:

Comparison of the conventional graphite rotor and shaft to ours graphite rotor and shaft.

Vlevo: konvenční grafitový rotor a hřídel | Vpravo: náš grafitový rotor a hřídel.

Ve srovnání s impregnovanými grafitovými rotory, které jsou v současnosti průmyslovým standardem, a převládají v této aplikaci, je opotřebení našich grafitových rotorů a hřídelí značně sníženo, rotory a hřídele také vykazují menší smáčivost, takže je mnohem jednodušší jejich čištění. Vysokovýkonné rotory a hřídele CGT Carbon s jedinečnou úpravou pro zvýšení oxidační odolnosti, mohou poskytnout slévárnám mnohem delší životnost, a to z hlediska samotné životnosti, i účinnosti odplynění.

Komponenty na odplynění grafitu

Dodáváme celou škálu grafitových odplyňovacích komponentů pro zpracování kovů. Všechny níže uvedené grafitové komponenty jsou dostupné s úpravou proti oxidaci pro prodlouženou životnost výrobků:

  • Odplyňovací roury
  • Grafitové rotory a hřídele
  • Speciální odplyňovací hlavy

Aplikace a průmysl

Naše odplyňovací komponenty jsou nejlepší volbou pro čištění a odplyňování roztavených kovů v následujících odvětvích:

  • Metalurgie hliníku a slitin hliníku
  • Metalurgie zinku a slitin zinku
  • Metalurgie hořčíku a mědi
  • Metalurgie drahých kovů a jejich slitin, atd.

Výhody našich grafitových odplyňovacích komponentů

  • Jedinečná odolnost proti oxidaci
  • Výroba dílů na zakázku
  • CAD, CAM, CAE a pokročilý software UG pro design a obrábění
  • Rozsáhlé možnosti CNC obrábění
  • Nízká permeabilita
  • Rozsáhlé zkušenosti v průmyslu
  • Mnohaleté zkušenosti s opracováním grafitu
  • Rozsáhlé inženýrské služby

Prosím kontaktujte nás pro více informací. Přivítáme možnost podpořit Vás ve Vašich projektech.

Kontaktformular
Ochrana datImpressum