Il rotore è il componente funzionale principale dell'apparecchiatura di disgasamento a getto rotativo e il suo design strutturale e le sue proprietà materiali determinano direttamente l'effetto di raffinazione delle bolle,la forma del campo di flusso di fusioneLa struttura del rotore delle apparecchiature affondate è principalmente suddivisa in due categorie: tipo di taglio centrifuga del rotore puro e tipo di guida composita del rotore statore;Il materiale forma due sistemi principali: ceramiche di grafite e di nitruro di silicio.

1- tipi di struttura e differenze di prestazioni dei rotori

Gli ugelli del rotore puro, noti anche come rotori a taglio centrifuga, hanno un corpo rotante con pale o scanalature.Il gas inerte viene introdotto dal condotto d'aria centrale del rotore e spruzzato dai fori d'aria inferiori o laterali del rotore; basandosi sulle forze centrifughe e di taglio generate dalla rotazione ad alta velocità del rotore, il flusso d'aria continuo viene strappato in piccole bolle, mentre la fusione viene spinta a formare un flusso circolare.Le strutture comuni comprendono il tipo di motore, tipo poroso, tipo turbina, ecc., che sono le configurazioni di base più utilizzate nell'industria.

I suoi vantaggi sono:

• struttura semplice, bassa difficoltà di fabbricazione e bassi costi di approvvigionamento e sostituzione;
• Il rotore ha una forte forza di agitazione, una velocità di circolazione rapida della fusione e una buona adattabilità alle fusioni ad alta viscosità e ad alta inclusione;
• Il canale di flusso è aperto e non è facilmente bloccato da scorie galleggianti, che è favorevole alla linea di produzione per la fusione di scorie sporche e ricche di scorie, e ha un lungo ciclo di pulizia e manutenzione.

Le limitazioni si riflettono in tre aspetti:

• in primo luogo, l'uniformità delle dimensioni delle bolle è generalmente media, con alcune bolle di grandi dimensioni che galleggiano rapidamente e hanno un breve tempo di contatto gas-liquido,che limita l'ulteriore miglioramento dell'efficienza di disgasamento;
• Il secondo problema è che la fusione scorre principalmente in un flusso circolare orizzontale, con percorsi brevi per le bolle di salire e alcune bolle in fuga rapidamente dalla superficie del liquido,causando un rilascio insufficiente del potenziale di trasferimento di massa;
• In terzo luogo, una forte agitazione può facilmente disturbare la superficie del liquido, assorbire aria e scorie galleggianti in superficie, il che può effettivamente esacerbare l'ossidazione e l'inquinamento da inclusione della fusione.

La struttura composita dello statore rotore aggiunge un coperchio di guida fisso intorno al rotore rotante, e lo statore ha regolarmente disposti fori di guida o lame di guida.La miscela gas-liquido espulsa dal rotore subisce prima un taglio secondario e una guida del flusso dallo statoreAllo stesso tempo, lo statore guida la fusione per formare un flusso di circolazione asciale verso l'alto e verso il basso,prolungando significativamente il tempo di permanenza delle bolle nella fusione e aumentando l'area di contatto gas-liquido.

Il vantaggio fondamentale di questa struttura èelevata efficienza di depurazione:

• l'effetto di raffinazione delle bolle è migliore, le dimensioni sono più piccole e la distribuzione più uniforme, la superficie specifica gas-liquido è maggiore,l'efficienza del trasferimento di massa è significativamente migliorata, e l'efficienza di disgasamento è dal 15% al 25% superiore a quella del tipo di rotore puro nelle stesse condizioni di lavoro;
• Il campo di flusso di circolazione assiale estende significativamente il percorso ascendente delle bolle, prolunga il tempo di contatto gas-liquido e sfrutta appieno il potenziale di depurazione dei gas inerti;
• Allo stesso tempo, il flusso superficiale della fusione è più liscio, riducendo il rischio di ossidazione secondaria e intrappolamento di scorie causato da disturbi del livello del liquido,e la quantità di scorie galleggianti prodotta è inferiore.

I suoi svantaggi sono:

• la struttura a doppio strato dello statore e del rotore è complessa, è richiesta un'elevata precisione di lavorazione e il costo di fabbricazione è significativamente superiore a quello del rotore puro;
• L'intervallo tra lo statore e il rotore è ristretto, rendendolo facile da bloccare da scorie galleggianti e scorie di ossido.
• L'elevato requisito di pulizia della fusione e l'elevato numero di scarti di scorie possono facilmente causare un guasto della scorie dello statore,rendendolo inadatto alle linee di produzione di alluminio riciclato che utilizzano principalmente come materia prima rifiuti di alluminio pesantemente inquinati.

2- differenze nei tipi di materiale del rotore e nelle prestazioni

Il rotore lavora in fusione di alluminio ad alta temperatura a 700-750 ° C per lungo tempo ed è soggetto a erosione liquida dell'alluminio, shock termico e corrosione chimica.Le proprietà del materiale determinano direttamente la durata di vita e la stabilità operativa del rotoreAttualmente, i principali materiali per rotori nell'industria sono divisi in due categorie: grafite e ceramica al nitruro di silicio.

I rotori di grafite sono generalmente lavorati e formati utilizzando grafite pressata isostatica ad alta resistenza e alta densità, e la superficie è generalmente trattata con impregnazione antiossidante,che lo rende il più grande materiale per rotori attualmente in magazzinoI suoi vantaggi sono molto evidenti:

• eccellenti prestazioni di lavorazione, in grado di elaborare lame complesse e strutture di canali di flusso, adatte a vari schemi di progettazione del rotore;
• Basso costo, con un prezzo unitario di soli 1/5~1/3 dei rotori al nitruro di silicio, e bassi costi operativi per i materiali di consumo;
• Basse densità e peso leggero, bassi requisiti per il carico del motore motore, forte adattabilità alle modifiche delle attrezzature;
• Buona resistenza agli urti termici, minore probabilità di esplosione in condizioni di lavoro alternate a freddo e caldo e elevata tolleranza ai guasti.
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Anche gli svantaggi sono evidenti:

• la resistenza all'ossidazione ad alte temperature è limitata e la grafite al di sopra dei 700 °C continuerà ad ossidarsi e a perdere ossigeno nell'aria.La durata di vita dei rotori di grafite ordinari è di solito di soli 1-3 mesi, e la sostituzione frequente influirà sulla continuità della produzione;
• Il distacco di particelle di grafite può entrare nella fusione e formare inclusioni di carbonio, rappresentando un rischio di inquinamento per le leghe di alluminio pulite di alta qualità;
• La resistenza complessiva è relativamente bassa e, in caso di collisione o scorie irregolari durante la rotazione ad alta velocità, è facile causare rotture dell'albero e rotture della lama.

Il rotore a nitruro di silicio (Si N 4) è una ceramica strutturale a base di nitruro di silicio, preparata mediante sinterizzazione in reazione o processo di sinterizzazione con pressione a caldo.Ha eccellenti proprietà meccaniche ad alta temperatura e resistenza alla corrosione dell'alluminio liquido, è il materiale di rotore preferito per la produzione di leghe di alluminio pulite di alta qualità.lunga durata di vita e elevata pulizia:

• la sua capacità di resistere alle alte temperature e alla corrosione dell'alluminio è molto migliore della grafite e difficilmente reagisce con l'alluminio ad alte temperature.riducendo notevolmente la frequenza delle sostituzioni e migliorando l'efficienza della produzione continua;
• Il materiale è puro e non introduce impurità di carbonio o metallo nella fusione, soddisfa pienamente i requisiti di purezza delle leghe di alluminio pulite di alta qualità;
• Forza ad alta temperatura, resistenza all'usura e resistenza all'erosione, in grado di sopportare velocità di rotazione più elevate, effetto di raffinazione delle bolle più stabile e minimo degrado delle prestazioni a lungo termine.
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Le principali carenze si trovano nelcosto e fragilità:

• Alti costi di fabbricazione, materie prime e processi di sinterizzazione complessi e elevati investimenti iniziali di approvvigionamento;
• I materiali ceramici hanno un'elevata fragilità, una debole resistenza agli urti termici e sono inclini alla crepa o addirittura alla frammentazione a causa di un rapido raffreddamento, riscaldamento e impatto meccanico.Essi richiedono rigorosi standard di installazione e di funzionamento;
• La difficoltà di formazione di strutture complesse è elevata e il grado di libertà nella progettazione del rotore è inferiore a quello dei materiali di grafite;
• Una volta che si verifica una frattura che non può essere riparata, il costo complessivo dello smantellamento è relativamente elevato.