O princípio central da tecnologia de desgaseificação a vácuo baseia-se na lei de Sievert - a solubilidade do hidrogénio no alumínio é proporcional à raiz quadrada da pressão parcial de hidrogénio na fase gasosa. Ao criar um ambiente de pressão negativa numa câmara de desgaseificação fechada, a pressão total e a pressão parcial de hidrogénio na fase gasosa são significativamente reduzidas, e a força motriz para a remoção de hidrogénio é fortalecida termodinamicamente. Combinado com a injeção rotativa de gás inerte, a profundidade de desgaseificação excede em muito a dos equipamentos de pressão atmosférica. A caixa do equipamento de desgaseificação a vácuo é uma estrutura totalmente selada, com um sistema de bombeamento a vácuo conectado ao topo. O rotor também afunda de cima e insere-se na fusão para completar a purificação por sopro numa atmosfera de pressão negativa. De acordo com o nível de processamento, a desgaseificação a vácuo é dividida em duas categorias: caixa única e rotor único e caixa dupla e rotor duplo.

1. Equipamento de desgaseificação a vácuo de caixa única e rotor único

A desgaseificação a vácuo de caixa única e rotor único adota uma câmara de desgaseificação única selada, equipada com um conjunto de rotores de jateamento rotativo, e a câmara está conectada à unidade de vácuo. A pressão absoluta de trabalho é geralmente controlada entre 10~50kPa. A fusão entra e sai da câmara através de um canal de fluxo selado, e um sistema de controle de nível de líquido correspondente mantém a estabilidade do volume da fusão na câmara, garantindo um ambiente de vácuo contínuo e confiável.

Comparado com o mesmo nível de equipamentos de afundamento sob pressão atmosférica, as vantagens de desempenho da desgaseificação a vácuo de estágio único são muito proeminentes: o ambiente de pressão negativa aumenta significativamente a força motriz termodinâmica da remoção de hidrogénio, e a taxa de remoção de hidrogénio de equipamentos de estágio único pode atingir 70%~85%. Após o tratamento, o teor de hidrogénio pode ser reduzido de forma estável para menos de 0,1 ml/100g de Al, e a profundidade de purificação é comparável à de equipamentos de três estágios sob pressão atmosférica; A estrutura de caixa única é relativamente compacta e, sob os mesmos requisitos para indicadores de desgaseificação, a ocupação de solo e o investimento são melhores do que o esquema de três níveis sob pressão atmosférica; Ao mesmo tempo, o ambiente de vácuo pode suprimir a reação de oxidação superficial da fusão, reduzir a quantidade de escória flutuante gerada e diminuir a queima de metal.

Suas desvantagens vêm principalmente do sistema de vácuo e vedação: primeiro, as estruturas de vedação dinâmica e estática em ambientes de fusão de alta temperatura são complexas, e os componentes de vedação estão sujeitos à erosão de longo prazo por altas temperaturas e líquido de alumínio, resultando em desgaste rápido, e a dificuldade e o custo de manutenção são muito maiores do que os de equipamentos sob pressão atmosférica; Em segundo lugar, a operação contínua de unidades de vácuo consome alta energia, o que aumenta os custos de produção e operação; Finalmente, as entradas e saídas do canal de fluxo selado são propensas a escória e nódulos, e em casos graves, há risco de segurança de vazamento de alumínio, o que exige níveis extremamente altos de operação e manutenção diárias. A desgaseificação a vácuo de caixa única e rotor único é usada principalmente em linhas de produção de ligas de alumínio especiais de ponta com capacidade de produção pequena e média, como lingotes de pequena produção aeroespacial, fundição de ligas de alumínio funcionais especiais e outros cenários. 

2. Equipamento de desgaseificação a vácuo de caixa dupla e rotor duplo

A desgaseificação a vácuo de caixa dupla e rotor duplo adota uma câmara de desgaseificação selada de dois estágios conectada em série, e cada câmara de estágio é equipada com um rotor independente e sistema de vácuo independente. Pode operar com grau de vácuo em gradiente: o primeiro estágio usa vácuo baixo para completar a desgaseificação bruta e remover a maior parte do teor de hidrogénio; O segundo estágio usa vácuo alto para alcançar a desgaseificação precisa e atingir o objetivo de teor de hidrogénio extremamente baixo no terminal. 

Esta configuração é um dos processos de remoção de gás mais eficientes na indústria atual. A combinação de vácuo de dois estágios e injeção de dois estágios pode aumentar a taxa de remoção de hidrogénio para mais de 90%. Sob condições operacionais estáveis, o teor de hidrogénio da fusão terminal pode ser controlado em 0,05~0,08 ml/100g de Al, o que pode atender aos requisitos de produtos de altíssima qualidade; O design de vácuo em gradiente de dois estágios pode reduzir a pressão de carga de um único sistema de vácuo e melhorar a estabilidade operacional geral; Ao mesmo tempo, a capacidade de desgaseificação profunda tem forte adaptabilidade a materiais de entrada com alto teor de hidrogénio e ligas de absorção de hidrogénio de magnésio alto, com margem de processamento suficiente.

As desvantagens dos equipamentos de vácuo de dois estágios também são proeminentes: a estrutura do equipamento é extremamente complexa, com câmaras seladas de dois estágios e sistemas de vácuo de dois estágios empilhados com sistemas de controle. O custo de investimento inicial é várias vezes o de equipamentos de rotor único sob pressão atmosférica, e apenas linhas de produção de ponta de empresas líderes têm a capacidade de configuração; Durante a operação, o consumo de energia do vácuo, o desgaste da vedação e os custos de consumíveis do rotor estão todos em um nível alto, tornando a manutenção difícil e apresentando alto risco de tempo de inatividade devido a mau funcionamento; Ao mesmo tempo, a queda de temperatura durante o longo processo de transmissão da fusão é grande, e um sistema de aquecimento online deve ser equipado para aumentar ainda mais o consumo de energia e os custos. Atualmente, a desgaseificação a vácuo de caixa dupla e rotor duplo é configurada principalmente para linhas de produção com requisitos de qualidade de ponta, como materiais de tanque de ponta com capacidade de produção super grande, placas espessas aeroespaciais e placas de alumínio de ponta para veículos de nova energia.