De rotor is het kernfunctionele onderdeel van de roterende straalontgassingsapparatuur, en het structurele ontwerp en de materiaaleigenschappen bepalen direct het verfijningseffect van bellen, de vorm van het smeltstroomveld en de uiteindelijke ontgassingsefficiëntie. De rotorstructuur van verzonken apparatuur is voornamelijk verdeeld in twee categorieën: puur rotor centrifugaal shear type en stator-rotor composiet geleidingstype; Het materiaal vormt twee hoofdlijnen: grafiet en siliciumnitride keramiek.

1. Structurele typen en prestatieverschillen van rotoren

Pure rotorstralers, ook bekend als centrifugaal shear rotoren, hebben een roterend lichaam met schoepen of groeven. Inert gas wordt geïntroduceerd vanuit het centrale lucht kanaal van de rotor en uitgespoten vanuit de onderste of zijdelingse luchtopeningen van de rotor; Door te vertrouwen op de centrifugaal- en shear krachten die worden gegenereerd door de snelle rotatie van de rotor, wordt de continue luchtstroom in kleine bellen gescheurd, terwijl de smelt wordt aangedreven om cirkelvormig te stromen. Gangbare structuren omvatten waaier type, poreus type, turbine type, etc., die de meest gebruikte basisconfiguraties in de industrie zijn.

De voordelen liggen in:

• eenvoudige structuur, lage fabricagemoeilijkheid en lage inkoop- en vervangingskosten;
• De rotor heeft een sterke roerkracht, snelle smeltcirculatiesnelheid en goede aanpasbaarheid aan smelten met hoge viscositeit en hoge insluitsels;
• Het stromingskanaal is open en wordt niet gemakkelijk geblokkeerd door drijvend slak, wat vriendelijk is voor de productielijn voor het smelten van vuil en afval met veel slak, en heeft een lange reinigings- en onderhoudscyclus.

De beperkingen worden weerspiegeld in drie aspecten:

• ten eerste is de uniformiteit van de bubbelgrootte over het algemeen gemiddeld, met enkele grote bellen die snel omhoog drijven en een korte gas-vloeistof contacttijd hebben, wat de verdere verbetering van de ontgassingsefficiëntie beperkt;
• Het tweede probleem is dat de smelt voornamelijk in een horizontale cirkelvormige stroming stroomt, met korte paden voor bellen om op te stijgen en sommige bellen die snel van het vloeistofoppervlak ontsnappen, wat resulteert in onvoldoende vrijgave van massaoverdrachtspotentieel;
• Ten derde kan sterk roeren het vloeistofoppervlak gemakkelijk verstoren, lucht en drijvend oppervlakteslak opzuigen, wat de oxidatie en insluitselvervuiling van de smelt daadwerkelijk kan verergeren.

De stator-rotor composietstructuur voegt een vaste stator geleidingskap toe rond de roterende rotor, en de stator heeft regelmatig gerangschikte geleidingsgaten of geleidingsschoepen. Het door de rotor uitgestoten gas-vloeistofmengsel ondergaat eerst secundaire shear en stromingsgeleiding door de stator, en het gas wordt verder gedispergeerd in meer uniforme microbellen. Tegelijkertijd geleidt de stator de smelt om een axiale opwaartse en neerwaartse circulatiestroom te vormen, waardoor de verblijftijd van bellen in de smelt aanzienlijk wordt verlengd en het gas-vloeistof contactoppervlak wordt vergroot.

Het kernvoordeel van deze structuur is hoge zuiveringsefficiëntie:

• het verfijningseffect van bellen is beter, de grootte is kleiner en de verdeling is uniformer, het gas-vloeistof specifieke oppervlak is groter, de massaoverdrachtsefficiëntie is aanzienlijk verbeterd en de ontgassingsefficiëntie is 15% tot 25% hoger dan die van het pure rotortype onder dezelfde arbeidsomstandigheden;
• Het axiale circulatiestroomveld verlengt aanzienlijk het opwaartse pad van bellen, verlengt de gas-vloeistof contacttijd en benut het zuiveringspotentieel van inerte gassen volledig;
• Tegelijkertijd is de oppervlaktestroom van de smelt gladder, waardoor het risico op secundaire oxidatie en slakopname veroorzaakt door verstoring van het vloeistofniveau wordt verminderd, en de hoeveelheid geproduceerd drijvend slak lager is.

De nadelen zijn:

• de dubbellaagse structuur van stator en rotor is complex, hoge bewerkingsnauwkeurigheid is vereist, en de productiekosten zijn aanzienlijk hoger dan die van de pure rotor;
• De spleet tussen de stator en de rotor is smal, waardoor deze gemakkelijk wordt geblokkeerd door drijvend slak en oxideslak. Regelmatige stilstand en reiniging zijn vereist, en de onderhoudsfrequentie is hoger;
• De hoge eis voor smeltreinheid en afval met veel slak kan gemakkelijk leiden tot slakvorming van de stator, waardoor het ongeschikt is voor gerecyclede aluminiumproductielijnen die voornamelijk sterk vervuild afvalaluminium als grondstof gebruiken.

2. Verschillen in rotor materiaaltypes en prestaties

De rotor werkt lange tijd in een aluminiumsmelt bij hoge temperatuur van 700-750 °C en is onderhevig aan erosie door vloeibaar aluminium, thermische schokken en chemische corrosie. De materiaaleigenschappen bepalen direct de levensduur en operationele stabiliteit van de rotor. Momenteel zijn de belangrijkste rotormaterialen in de industrie verdeeld in twee categorieën: grafiet en siliciumnitride keramiek.

Grafiet rotoren worden over het algemeen verwerkt en gevormd met behulp van hoogsterkte en hoge dichtheid isostatisch geperst grafiet, en het oppervlak wordt meestal behandeld met anti-oxidatie impregnatie, waardoor het momenteel het grootste rotormateriaal is. De voordelen zijn zeer prominent:

• uitstekende verwerkingsprestaties, in staat om complexe schoepen en stromingskanaalstructuren te verwerken, geschikt voor diverse rotorontwerpschema's;
• Lage kosten, met een stukprijs van slechts 1/5 ~ 1/3 van siliciumnitride rotoren, en lage operationele kosten voor verbruiksgoederen;
• Lage dichtheid en licht gewicht, lage eisen aan de belasting van de aandrijfmotor, sterke aanpasbaarheid voor apparatuurmodificatie;
• Goede weerstand tegen thermische schokken, minder kans op explosie onder wisselende koude en warme arbeidsomstandigheden, en hoge fouttolerantie.
• 

De nadelen zijn ook duidelijk:

• de weerstand tegen oxidatie bij hoge temperaturen is beperkt, en grafiet boven 700 °C zal blijven oxideren en zuurstof verliezen in de lucht. De levensduur van gewone grafiet rotoren is meestal slechts 1-3 maanden, en frequente vervanging zal de productiecontinuïteit beïnvloeden;
• De loslating van grafietdeeltjes kan in de smelt terechtkomen en koolstofinsluitsels vormen, wat een risico op vervuiling vormt voor hoogwaardige schone aluminiumlegeringen;
• De algehele sterkte is relatief laag, en als er sprake is van botsing of ongelijke slakvorming tijdens snelle rotatie, is het gemakkelijk om breuk van de as en breuk van de schoepen te veroorzaken.

Siliciumnitride (Si₃N₄) rotor is een structurele keramiek op basis van siliciumnitride, die wordt bereid door reactieve sintering of hot pressing sintering proces. Het heeft uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en weerstand tegen corrosie door vloeibaar aluminium, en is het voorkeursrotormateriaal voor de productie van hoogwaardige schone aluminiumlegeringen. De voordelen zijn geconcentreerd in lange levensduur en hoge reinheid:

• het vermogen om hoge temperaturen en aluminiumcorrosie te weerstaan is veel beter dan grafiet, en het reageert nauwelijks met aluminium bij hoge temperaturen. De normale levensduur kan 6-18 maanden bereiken, waardoor de vervangingsfrequentie aanzienlijk wordt verminderd en de continue productie-efficiëntie wordt verbeterd;
• Het materiaal is puur en introduceert geen koolstof- of metaalverontreinigingen in de smelt, wat volledig voldoet aan de zuiverheidseisen van hoogwaardige schone aluminiumlegeringen;
• Hoge temperatuursterkte, slijtvast en erosiebestendig, in staat om hogere rotatiesnelheden te weerstaan, stabieler bubbelverfijningseffect, en minimale prestatiedegradatie op lange termijn.
• 

De belangrijkste tekortkomingen liggen in kosten en brosheid:

• hoge productiekosten, complexe grondstoffen en sinterprocessen, en grote initiële investering;
• Keramische materialen hebben hoge brosheid, zwakke weerstand tegen thermische schokken, en zijn gevoelig voor scheuren of zelfs fragmentatie als gevolg van snelle afkoeling, verwarming en mechanische impact. Ze vereisen strikte installatie- en bedieningsnormen;
• De moeilijkheid om complexe structuren te vormen is hoog, en de mate van vrijheid in rotorontwerp is lager dan die van grafietmaterialen;
• Zodra een breuk optreedt en niet kan worden gerepareerd, zijn de totale afschrijvingskosten relatief hoog.