Однокорпусное оборудование для дегазации с одним ротором
Конфигурация с одним корпусом и одним ротором является самой базовой в системе погружения. Внутри одного дегазационного корпуса расположен вращающийся продувочный ротор, расплав поступает через входной конец, проходит через зону перемешивания и продувки ротора для завершения массопереноса газ-жидкость и вытекает непосредственно в литейный процесс через выходной конец. Корпус обычно изготавливается из огнеупорных материалов целиком или в виде сборных каналов. Эффективное время пребывания расплава внутри корпуса обычно составляет 30-60 секунд. Скорость вращения ротора чаще всего контролируется в диапазоне 300-600 об/мин, а расход инертного газа динамически регулируется в зависимости от почасового расхода расплава и содержания водорода во входном материале.

Основные преимущества этой конфигурации проявляются в трех аспектах: во-первых, компактная конструкция, малая занимаемая площадь, низкая стоимость инвестиций в оборудование, что делает ее очень подходящей для малых и средних литейных производственных линий с ограниченным пространством; во-вторых, логика управления системой с одним ротором проста, порог эксплуатации и обслуживания низок, и операторы могут приступить к работе после базового обучения; в-третьих, процесс плавления короткий, а падение температуры при транспортировке мало, что может соответственно снизить энергопотребление при плавлении и нагреве, одновременно уменьшая вторичное окисление и поглощение водорода расплавом, вызванные длительными процессами.

Его ограничения также очевидны: во-первых, расплав подвергается только одностадийной инжекционной обработке с ограниченным временем пребывания, и существует предел эффективности дегазации. Обычная скорость удаления водорода находится в диапазоне от 40% до 60%, что затрудняет удовлетворение требований к чрезвычайно низкому содержанию водорода в высококачественных продуктах; во-вторых, существуют локальные мертвые зоны в поле течения перемешивания одного ротора, и некоторые расплавы не полностью контактируют с мелкими пузырьками, что приводит к недостаточной однородности обработки и значительным колебаниям содержания водорода; наконец, оборудование имеет низкий предел производительности и подходит только для малых и средних производственных линий с почасовым расходом менее 10 тонн. Оборудование с одним корпусом и одним ротором широко используется в сценариях продуктов с относительно мягкими требованиями к содержанию водорода, таких как строительные профили, обычные промышленные профили и низкокачественные детали, изготовленные методом литья под давлением.

Двухкорпусное оборудование для дегазации с двумя роторами
Два корпуса и два ротора расположены последовательно с двухстадийными дегазационными корпусами, и каждый корпус независимо оснащен одним вращающимся продувочным ротором. Расплав последовательно очищается путем двухстадийной продувки для достижения градиентной очистки. Двухстадийные роторы могут независимо регулировать скорость, расход газа и режим работы. Обычно первая стадия отвечает за функцию грубой дегазации, удаляя большую часть водорода из расплава; вторая стадия отвечает за тонкую очистку и стабилизацию содержания водорода на выходном конце. Часть оптимизированной конструкции предусматривает статический буферный слой и шлаковый барьер между двумя стадиями корпуса для содействия полному всплытию пузырьков и отделению всплывающего шлака, что еще больше улучшает эффект очистки.

По сравнению с одностадийным оборудованием, преимущества двухстадийной конфигурации очень заметны: во-первых, двухстадийная последовательная обработка увеличивает эффективное время пребывания расплава до 60-120 секунд, а скорость удаления водорода может достигать 60% -80%. После обработки содержание водорода в расплаве может стабильно контролироваться на уровне 0,12-0,15 мл/100 г Al, что может удовлетворить требования к качеству большинства промежуточных пластин, фольги и высококачественных промышленных профилей; во-вторых, параметры двухстадийного процесса настраиваются независимо, что позволяет гибко подбирать процессы в зависимости от колебаний содержания водорода на входе, обеспечивая более высокую адаптивность к различным сплавам и печным материалам; в-третьих, инвестиции в оборудование и занимаемая площадь умеренны, что обеспечивает хороший баланс между эффективностью очистки и экономичностью.

Основные недостатки двухстадийного оборудования: значительное увеличение длины оборудования, большая занимаемая площадь по сравнению с системами с одним ротором, соответствующее увеличение падения температуры расплава, а некоторые производственные линии с низкотемпературными чувствительными сплавами требуют соответствующего нагревательного оборудования для компенсации температуры; две системы роторов работают синхронно, удваивая потребление расходных материалов, таких как графитовые роторы, и соответственно увеличивая затраты на техническое обслуживание; в то же время увеличивается количество интерфейсов проточных каналов, что повышает риск зависания и образования шлака, и соответственно увеличивает объем работ по очистке и техническому обслуживанию печи. В настоящее время двухкорпусное оборудование с двумя роторами является основным выбором для производственных линий среднего класса со средней производительностью, широко используемым в литейном производстве заготовок алюминиевой фольги, оснований для PS-плит, автомобильных профилей, фотоэлектрических рам и других продуктов.

Трехкорпусное оборудование для дегазации с тремя роторами
Система с тремя корпусами и тремя роторами является самой высокой конфигурацией атмосферной дегазации погружением. Трехстадийные дегазационные корпуса расположены последовательно, и три ротора независимо приводятся в движение, образуя трехстадийную систему глубокой очистки «грубая дегазация, тонкая дегазация, финальная дегазация». Высококачественная конструкция предусматривает шлаковые стенки и зоны статического осаждения между каждым уровнем корпуса, поэтапно отделяя всплывающий шлак и пузырьки, максимизируя массоперенос газ-жидкость и эффекты отделения шлака от жидкости. Общее время пребывания расплава в системе может достигать 120-180 секунд, что делает ее технологическим маршрутом с самой высокой глубиной очистки под атмосферным давлением.

Преимущества третичного оборудования сосредоточены на производительности очистки: во-первых, скорость удаления водорода при третичной глубокой обработке может достигать более 80%, а содержание водорода на выходе может быть снижено до менее 0,1 мл/100 г Al при стабильных условиях эксплуатации, с эффектом очистки, близким к оборудованию для вакуумной дегазации начального уровня; во-вторых, технология многостадийной обработки обладает высокой отказоустойчивостью. Даже при значительных колебаниях содержания водорода во входных материалах содержание водорода на выходе может оставаться стабильным, что делает ее очень подходящей для непрерывного высококачественного производства; наконец, оборудование работает в нормальном давлении без необходимости использования сложных систем герметизации и вакуума, с более высокой надежностью, чем вакуумное дегазационное оборудование, и относительно более низкой сложностью обслуживания.

Недостатки этой конфигурации также значительны: во-первых, оборудование занимает большую площадь, стоимость инвестиций высока, и оно подходит только для крупномасштабных высококачественных производственных линий; вторая причина заключается в том, что процесс плавления длительный, а падение температуры велико, обычно требуется электрическая или газовая система нагрева для компенсации температуры, что еще больше увеличивает энергопотребление и эксплуатационные расходы; третье заключается в том, что три ротора работают одновременно, что потребляет большое количество расходных материалов и влечет за собой более высокие ежедневные эксплуатационные расходы, чем одностадийное и двухстадийное оборудование. Трехкорпусное оборудование с тремя роторами в основном обслуживает производственные линии высокой мощности с чрезвычайно строгими требованиями к содержанию водорода и включений, такие как высококачественные материалы для резервуаров, кузовные панели автомобилей, аэрокосмические алюминиевые сплавы, высокоточные электронные фольги и т. д.