الدوار هو المكون الوظيفي الأساسي لمعدات إزالة الغاز بالرش الدوار، ويحدد تصميمه الهيكلي وخصائص مادته بشكل مباشر تأثير تنقية الفقاعات، وشكل مجال تدفق المصهور، وكفاءة إزالة الغاز النهائية. ينقسم هيكل الدوار للمعدات الغاطسة بشكل أساسي إلى فئتين: النوع الدوار الخالص ذو القص المركزي والنوع المركب الموجه بالدوار الثابت؛ وتشكل المادة نظامين رئيسيين: الجرافيت وسيراميك نيتريد السيليكون.

1. الأنواع الهيكلية واختلافات أداء الدوارات

فوهات الدوار الخالص، والمعروفة أيضًا باسم دوارات القص المركزي، تحتوي على جسم دوار بشفرات أو أخاديد. يتم إدخال الغاز الخامل من مجرى الهواء المركزي للدوار ويتم رشه من فتحات الهواء السفلية أو الجانبية للدوار؛ بالاعتماد على القوى المركزية وقوى القص الناتجة عن الدوران عالي السرعة للدوار، يتم تمزيق تدفق الهواء المستمر إلى فقاعات صغيرة، مع دفع المصهور لعمل تدفق دائري. تشمل الهياكل الشائعة نوع المكره، والنوع المسامي، ونوع التوربين، وما إلى ذلك، وهي التكوينات الأساسية الأكثر استخدامًا في الصناعة.

تكمن مزاياها في:

• هيكل بسيط، صعوبة تصنيع منخفضة، وتكاليف شراء واستبدال منخفضة؛
• الدوار لديه قوة تحريك قوية، وسرعة دوران مصهور سريعة، وقدرة تكيف جيدة مع المصهور عالي اللزوجة وعالي الشوائب؛
• قناة التدفق مفتوحة وليس من السهل أن تسدها الخبث العائم، وهي صديقة لخط الإنتاج لصهر النفايات القذرة وعالية الخبث، ولها دورة تنظيف وصيانة طويلة.

تنعكس القيود في ثلاثة جوانب:

• أولاً، تجانس حجم الفقاعات متوسط ​​بشكل عام، مع وجود بعض الفقاعات الكبيرة التي ترتفع بسرعة ولها وقت اتصال قصير بين الغاز والسائل، مما يحد من التحسين الإضافي لكفاءة إزالة الغاز؛
• المشكلة الثانية هي أن المصهور يتدفق بشكل أساسي في تدفق دائري أفقي، مع مسارات قصيرة للفقاعات للصعود وبعض الفقاعات تهرب بسرعة من سطح السائل، مما يؤدي إلى عدم كفاية إطلاق إمكانات نقل الكتلة؛
• ثالثًا، التحريك القوي يمكن أن يزعج سطح السائل بسهولة، ويمتص الهواء والخبث السطحي العائم، مما قد يؤدي فعليًا إلى تفاقم تلوث الأكسدة والشوائب في المصهور.

يضيف الهيكل المركب للدوار الثابت غطاء توجيه ثابتًا ثابتًا حول الدوار الدوار، ويحتوي الثابت على فتحات توجيه أو شفرات توجيه مرتبة بانتظام. يخضع الخليط الغازي السائل الذي يقذفه الدوار لقص ثانوي وتوجيه تدفق بواسطة الثابت، ويتم تشتيت الغاز بشكل أكبر إلى فقاعات دقيقة أكثر انتظامًا. في الوقت نفسه، يوجه الثابت المصهور لتشكيل تدفق دوران محوري لأعلى ولأسفل، مما يطيل بشكل كبير وقت بقاء الفقاعات في المصهور ويزيد من مساحة اتصال الغاز والسائل.

الميزة الأساسية لهذا الهيكل هي كفاءة تنقية عالية:

• تأثير تنقية الفقاعات أفضل، والحجم أصغر والتوزيع أكثر انتظامًا، ومساحة السطح النوعية للغاز والسائل أكبر، وكفاءة نقل الكتلة محسنة بشكل كبير، وكفاءة إزالة الغاز أعلى بنسبة 15٪ إلى 25٪ من النوع الدوار الخالص في ظل نفس ظروف العمل؛
• حقل تدفق الدوران المحوري يطيل بشكل كبير مسار صعود الفقاعات، ويطيل وقت اتصال الغاز والسائل، ويستغل بالكامل إمكانات التنقية للغازات الخاملة؛
• في الوقت نفسه، تدفق سطح المصهور أكثر سلاسة، مما يقلل من خطر الأكسدة الثانوية واحتجاز الخبث الناجم عن اضطراب مستوى السائل، وكمية الخبث العائم المنتجة أقل.

عيوبه هي:

• الهيكل المزدوج الطبقات للثابت والدوار معقد، ويتطلب دقة تصنيع عالية، وتكلفة التصنيع أعلى بكثير من الدوار الخالص؛
• الفجوة بين الثابت والدوار ضيقة، مما يسهل انسدادها بالخبث العائم وخبث الأكسيد. يلزم إيقاف التشغيل والتنظيف المنتظم، وتكون وتيرة الصيانة أعلى؛
• المتطلبات العالية لنظافة المصهور والنفايات عالية الخبث يمكن أن تسبب بسهولة فشل ترسب الخبث في الثابت، مما يجعله غير مناسب لخطوط إنتاج الألمنيوم المعاد تدويره التي تستخدم بشكل أساسي نفايات الألمنيوم الملوثة بشدة كمادة خام.

2. اختلافات أنواع مواد الدوار وأدائها

يعمل الدوار في مصهور الألمنيوم عالي الحرارة عند 700-750 درجة مئوية لفترة طويلة، ويتعرض لتآكل سائل الألمنيوم، والصدمات الحرارية، والتآكل الكيميائي. تحدد خصائص المادة بشكل مباشر عمر الخدمة والاستقرار التشغيلي للدوار. في الوقت الحالي، تنقسم مواد الدوار الرئيسية في الصناعة إلى فئتين: الجرافيت وسيراميك نيتريد السيليكون.

عادة ما تتم معالجة وتشكيل دوارات الجرافيت باستخدام جرافيت مضغوط متساوي الخواص عالي القوة وعالي الكثافة، وعادة ما تتم معالجة السطح بالتشريب المضاد للأكسدة، مما يجعله أكبر مادة دوارة مخزنة حاليًا. مزاياه واضحة جدًا:

• أداء معالجة ممتاز، قادر على معالجة شفرات معقدة وهياكل قنوات التدفق، مناسب لمختلف مخططات تصميم الدوار؛
• تكلفة منخفضة، بسعر وحدة يبلغ 1/5 ~ 1/3 فقط من دوارات نيتريد السيليكون، وتكاليف تشغيل منخفضة للمواد الاستهلاكية؛
• كثافة منخفضة ووزن خفيف، متطلبات منخفضة لحمل المحرك الكهربائي، قدرة تكيف قوية لتعديل المعدات؛
• مقاومة جيدة للصدمات الحرارية، أقل عرضة للانفجار تحت ظروف العمل الباردة والساخنة المتناوبة، وتحمل عالي للأخطاء.
• 

العيوب واضحة أيضًا:

• مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية محدودة، والجرافيت فوق 700 درجة مئوية سيستمر في الأكسدة وفقدان الأكسجين في الهواء. عادة ما يكون عمر الخدمة لدوارات الجرافيت العادية 1-3 أشهر فقط، والاستبدال المتكرر سيؤثر على استمرارية الإنتاج؛
• يمكن أن يؤدي انفصال جزيئات الجرافيت إلى دخول المصهور وتشكيل شوائب كربونية، مما يشكل خطر تلوث لسبائك الألمنيوم النظيفة المتطورة؛
• القوة الإجمالية منخفضة نسبيًا، وإذا كان هناك تصادم أو ترسب غير متساوٍ أثناء الدوران عالي السرعة، فمن السهل التسبب في أعطال كسر العمود وكسر الشفرة.

دوار نيتريد السيليكون (Si ∝ N ₄) هو سيراميك هيكلي يعتمد على نيتريد السيليكون، والذي يتم تحضيره عن طريق عملية التلبيد التفاعلي أو التلبيد بالضغط الساخن. يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة في درجات الحرارة العالية ومقاومة تآكل سائل الألمنيوم، وهو مادة الدوار المفضلة لإنتاج سبائك الألمنيوم النظيفة المتطورة. تتركز مزاياه في عمر خدمة طويل ونظافة عالية:

• قدرته على تحمل درجات الحرارة العالية وتآكل الألمنيوم أفضل بكثير من الجرافيت، وهو بالكاد يتفاعل مع الألمنيوم في درجات الحرارة العالية. يمكن أن يصل عمر خدمته العادي إلى 6-18 شهرًا، مما يقلل بشكل كبير من وتيرة الاستبدال ويحسن كفاءة الإنتاج المستمر؛
• المادة نقية ولا تدخل شوائب كربونية أو معدنية إلى المصهور، وتلبي تمامًا متطلبات نقاء سبائك الألمنيوم النظيفة المتطورة؛
• قوة عالية في درجات الحرارة العالية، مقاومة للتآكل والتآكل، قادرة على تحمل سرعات دوران أعلى، تأثير تنقية فقاعات أكثر استقرارًا، وتدهور أداء طويل الأمد ضئيل.
• 

تكمن عيوبه الرئيسية في التكلفة والهشاشة:

• تكاليف تصنيع عالية، مواد خام وعمليات تلبيد معقدة، واستثمار أولي كبير للشراء؛
• المواد السيراميكية لها هشاشة عالية، ومقاومة ضعيفة للصدمات الحرارية، وعرضة للتشقق أو حتى التفتت بسبب التبريد السريع والتسخين والتأثير الميكانيكي. تتطلب معايير تركيب وتشغيل صارمة؛
• صعوبة تشكيل الهياكل المعقدة عالية، ودرجة حرية تصميم الدوار أقل من مواد الجرافيت؛
• بمجرد حدوث كسر ولا يمكن إصلاحه، فإن التكلفة الإجمالية للتخريد تكون مرتفعة نسبيًا.