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Entgasungskomponenten

Mit der steigenden Nachfrage nach Gussteilen aus Nichteisenmetallen, insbesondere nach Gussteilen aus Aluminium und Aluminiumlegierungen, wächst auch der Druck auf die Gießereien, die Qualität der Gussteile als technische Spezifikationen für die meisten industriellen Anwendungen zu verbessern, wo ihr Einsatz in den letzten Jahren rapide zugenommen hat. Um Verunreinigungen aus der Schmelze zu entfernen, um saubereres Metall von besserer Qualität zu erhalten, ist eine der gebräuchlichsten und effektivsten Reinigungsmethoden die von Gießereien eingesetzt werden, die Rotationsentgasung. Mit der weltweit steigenden Mengen- und Qualitätsnachfrage nach Aluminiumgussteilen, der zunehmenden Globalisierung der Industrie und dem zunehmenden Wettbewerb zwischen den Gießereien, müssen diese die effizientesten und kostengünstigsten Verfahren einsetzen, um preislich wettbewerbsfähige Gussteile im globalen Maßstab anbieten zu können.

Wir liefern Entgasungsrohre für die Entgasung von Inertgasen oder aktiven Gasen. Die Entgasung des geschmolzenen Metalls mit Stickstoff ist eine einfache und kostengünstige Methode, um sicherzustellen, dass das Metall gasfrei ist und Gasporosität vermieden wird; es reduziert die Anzahl der Poren und Schlierenerscheinungen auf der Oberfläche des Metalls.

Theoretisches Prinzip

Die in geschmolzenem Aluminium gefundenen Verunreinigungen sind in zwei Haupttypen zu unterteilen: gelöster Wasserstoff und feste nichtmetallische Einschlüsse. Der gelöste Wasserstoff tritt aus der Lösung aus, wenn das Metall abkühlt und unerwünschte Porosität bildet. Diese Porosität zusammen mit den nichtmetallischen festen Einschlüssen verringert die Festigkeit und beeinträchtigt die endgültigen Eigenschaften der aus dem Aluminium hergestellten Gussstücke.

In Aluminium findet eine Reaktion mit Wasserdampf statt: 2 Al + 3 H2O = Al2O3 + 3 H2 (a)

Molekularer Wasserstoff dissoziiert dann in der Metallschmelze: 3 H2 = 6 H (b)

Das geschmolzene Aluminium interagiert auch mit Luftsauerstoff, so dass zusätzlich zu der Oxidationsreaktion in Gleichung (a) auch die folgende Reaktion auftritt: 4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3

Diese Reaktion führt zur Bildung einer Oxidhaut auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls während des Schmelzprozesses und der anschließenden Überführung des geschmolzenen Metalls. Die erzeugten Oxide werden in der Masse des geschmolzenen Materials eingeschlossen und werden dann auf das fertige Gussbauteil übertragen. Weitere nichtmetallische Einschlüsse wie Karbide, Nitride oder Boride können aus Quellen wie dem Tiegelmaterial oder anderen feuerfesten Materialien stammen. Alle erzeugten Einschlüsse führen zu Fehlern im Gefüge des Gussteils und wirken sich daher nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften aus. Im Zuge dessen führen sie zu Bearbeitungsschwierigkeiten und möglichen Schäden an Werkzeugmaschinen, wodurch es unerlässlich ist, gelösten Wasserstoff und nichtmetallische Einschlüsse vor dem Gießen aus der Metallschmelze zu entfernen, um eine optimale Qualität zu erreichen. Die Behandlung, die zur Reinigung des Metalls entwickelt wurde, ist ein physikalischer Prozess, bei dem mit einem Inertgas geflutet wird. Der Wasserstoff, der im geschmolzenen Material gelöst ist, diffundiert in die aufsteigenden Blasen des Flussgases und wird an die Oberfläche des geschmolzenen Materials transportiert. Dieser Prozess ist von zwei Hauptschritten abhängig:

  • Geschwindigkeit der Diffusion des Wasserstoffs durch die Diffusionsgrenzschicht in die Inertgasblasen
  • Konzentration von Wasserstoff in den Inertgasblasen

Die Diffusion ist die geschwindigkeitsbestimmende Stufe bei der Entgasung; daher sind die folgenden Anforderungen für eine optimale Entgasungseffizienz erforderlich:

  • Kleine Größe der Inertgasblasen mit langer Verweilzeit in der Metallschmelze. Dies gewährleistet eine große Oberflächenkontaktfläche zwischen der Inertgasblase und der Schmelze und damit einen höheren Stoffübergangskoeffizienten in Bezug auf die Diffusionsschicht.
  • Gleichmäßig breite Verteilung von Inertgasblasen über den gesamten Querschnitt der Metallschmelze
  • Angemessene Bewegung von geschmolzenem Material, die den Transport von Wasserstoff zur Inertgasblase beschleunigt
  • Eine ruhige Oberfläche des Bades aus geschmolzenem Material, um die erneute Absorption von Wasserstoff aus der Reaktion mit der Atmosphäre zu vermeiden

Oxide und andere nichtmetallische Einschlüsse werden hauptsächlich durch Flotation entfernt, da sich die kleinen Inertgasblasen an die Oxide anlagern und sie an die Oberfläche des Bades schwimmen lassen. Die Prinzipien, die für die Entfernung von Wasserstoff gelten, gelten auch für die Entfernung von Oxiden.

Reinigung von geschmolzenem Metall

Aluminiumgießereien sind sich seit langem der Notwendigkeit einer effektiven Flussgasbehandlung zur Entfernung von Wasserstoff und Einschlüssen bewusst. Daher wurde in jüngster Zeit eine Entwicklung durchgeführt, die diese Anforderung erfüllt und die bestmögliche Entgasungseffizienz erreicht. Der große Durchbruch in der automatisierten, effizienten und kostengünstigen Entgasung kam mit den Entwicklungen der Rotationsentgasung. Das Prinzip dieser Maschinen erfordert, dass der Rotor sehr feine Blasen von Inertgasen erzeugen kann, die gleichmäßig im gesamten Metallbad verteilt sind.

Die Rotationsentgasungstechnik entfernt diese unerwünschten Komponenten, indem ein Gas, normalerweise Stickstoff, durch die Metallschmelze geblasen wird. Dieses Gas wird normalerweise mit Hilfe eines Entgasungsrotors eingeführt, der die Blasengröße reduziert und den Stickstoff im gesamten Schmelzbad verteilt. Wenn die entstehenden Gasblasen durch die Masse des geschmolzenen Metalls aufsteigen, absorbieren sie den im Metall gelösten Wasserstoff und entfernen ihn aus der Schmelze. Zusätzlich werden die nichtmetallischen Feststoffpartikel durch den von den Blasen erzeugten Flotationseffekt an die Oberfläche gespült und können dann durch Abschöpfen des Metalls entfernt werden. Um diesen Anforderungen der Gießereien gerecht zu werden, liefert CGT Carbon eine vollständige Palette von Graphitwerkzeugen, die den Anforderungen der Veredler und Gießer an die Entgasung von Inertgasen oder aktiven Gasen gerecht werden. Unsere Graphitrotoren und -wellen haben sich in zahlreichen Gießereien weltweit bewährt.

CGT Carbon's Hochleistungs-Graphit-Rotoren und -Wellen

Obwohl mehrere Materialsysteme für Entgasungsrotoren kommerziell erhältlich sind, wird die Industrie von bearbeitetem Graphit in einem zweiteiligen Baugruppenformat dominiert, welche eine separate Welle und einen separaten Rotorkopf umfasst. Herkömmliche Graphitrotoren zersetzen sich jedoch während des Gebrauchs leicht, da die Welle und der Rotorkopf erodieren. Da sich die Rotorkopfgeometrie verschlechtert, nimmt die Effizienz der Wasserstoffabscheidung mit der Zeit ab. Schließlich verringert sich der Wirkungsgrad des Rotorkopfes und die Welle wird so dünn, dass sie bricht und die Rotorbaugruppe ersetzt werden muss. Angesichts dieses Ausfallmechanismus sollte eine verbesserte Effizienz des Rotorentgasungsprozesses durch eine verbesserte Material- und Rotorkopfkonstruktion erreicht werden, um die Lebensdauer der Rotoren zu erhöhen und ihre Leistung im Vergleich zu den derzeit für Gießereien verfügbaren zu erhalten. CGT Carbon wurde veranlasst, den normalen oxidationsbeständigen imprägnierten Graphit zu verbessern, um qualitativ hochwertigere Gussteile zu erhalten. Intensive Untersuchungen mit dem bestehenden Rotor, kombiniert mit theoretischen Studien, Simulationen, umfangreichen Modellierungen und praktischen Tests haben zur Entwicklung unseres neuen Hochleistungsrotors geführt. Schließlich verwendet CGT Carbon eine einzigartige oxidationsbeständige Behandlungsmethode für die Graphitrotoren und -wellen, die die Oxidations- und Erosionsbeständigkeit deutlich erhöht, sowie die Optimierung des Designs der Rotoren und Wellen, um eine bessere Verteilung des Stickstoffgases in der Schmelze während des Entgasungsprozesses zu erreichen. Basierend auf den breit gefächerten Kohlenstoff-Graphit-Technologien und dem ständig wachsenden Know-how bieten wir Graphitrotoren und -wellen mit hervorragender Qualität und höchster Zuverlässigkeit an. Um die Anforderungen von Raffinerien und Gießereien an die Inertgas- oder Aktivgasentgasung zu erfüllen, die die Wirtschaftlichkeit des Rotationsentgasungsprozesses durch die Entwicklung eines langlebigeren Rotationsentgasungs-Verbrauchsmaterials in Verbindung mit einem verbesserten Entgasungswirkungsgrad verbessern können.

Fallstudien

Die Graphitrotoren und -wellen von CGT Carbon wurden mit den konventionellen Rotoren und Wellen in zahlreichen Gießereien aus ihren eigentlichen Werken der Aluminiumraffination und des Aluminiumgusses verglichen. Unsere einzigartigen Rotoren und Wellen aus Graphit mit Antioxidationsbehandlung halten nachweislich schätzungsweise fünfmal länger als die herkömmlichen Rotoren und Wellen aus Graphit mit Antioxidationsbehandlung. Die Endergebnisse der tatsächlichen Arbeiten sind auf dem untenstehenden Vergleichsfoto zu sehen:

Vergleich des konventionellen Graphitrotors mit unserem Graphitrotor.

Links = Der konventionelle Graphitrotor mit Welle | Rechts = Unser Graphitrotor mit Welle

Im Vergleich zu den industrieüblichen imprägnierten Graphitrotoren, die derzeit in dieser Anwendung vorherrschen, wurde die Erosion unserer Graphitrotoren und -wellen erheblich reduziert. Die Rotoren und Wellen wiesen auch eine nicht benetzende Oberfläche auf, so dass sie viel leichter sauber zu halten sind. Die Hochleistungsrotoren und -wellen von CGT Carbon mit einzigartiger Oxidationsbeständigkeitsbehandlung können Gießereien eine weitaus längere Lebensdauer bieten, sowohl in Bezug auf die Haltbarkeit als auch auf die Entgasungseffizienz.

Komponenten zur Graphitentgasung

Wir liefern Herstellern die gesamte Palette von Graphitentgasungskomponenten für die Metallverarbeitung. Alle unten aufgeführten Graphitkomponenten sind mit oxidationsbeständiger Behandlung für eine verlängerte Produktlebensdauer erhältlich:

  • Flussmittelrohre
  • Graphit-Rotoren und -Wellen
  • Spezialisierte Entgasungsköpfe

Anwendungen und Industrie

Die Graphitentgasungskomponenten von CGT Carbon ist die beste Wahl für die Reinigung und Entgasung von geschmolzenem Metall in den folgenden Industrien:

  • Herstellung von Aluminium und Aluminiumlegierungen
  • Herstellung von Zink und Zinklegierungen
  • Magnesium- und Kupferherstellung
  • Herstellung von Edelmetallen und deren Legierungen, etc.

CGT Carbon Vorteile beim Angebot von Graphitentgasungskomponenten

  • Einzigartig oxidationsbeständig
  • Kundenspezifische Teile verfügbar
  • CAD-, CAM-, CAE- und fortschrittliche UG-Software für Konstruktion und Bearbeitung
  • Umfangreiche CNC-Bearbeitungsmöglichkeiten
  • Niedrige Permeabilität
  • Breite Branchenerfahrung
  • Viele Jahre der Graphitbearbeitung
  • Umfangreiche technische Dienstleistungen Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Informationen, wir würden uns freuen, wenn wir Sie bei diesen Projekten unterstützen könnten.
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