Impact of rotor design on its wear and work efficiency of the aluminum refining process

Abstract

Both the wear and the geometry of the rotor determine the efficiency of the process of aluminum refining. The paper presents wear tests of two different rotors: I (pump type) and II (propeller type). The operation of both rotors in industrial conditions was compared and their service life was examined. It was found that rotor I is more durable than the tested rotor II, and at the same time it provides a good level of hydrogen removal throughout the operation period, i.e., 1112 refining cycles. Rotor wear after refining was calculated by 3D scanning. The study also investigated the impact of rotor geometry on the efficiency of the refining process. The degassing efficiency was determined during refining in a foundry using the Dichte Index (DI). The alloy density and the volume of hydrogen removed were also tested for five stages of rotor wear: 0%, 25%, 50%, 75% and 100%. Both new rotors performed worse in removing hydrogen from the liquid alloy than the worn rotors due to their humidity which cannot be eliminated in the initial stage of their operation. A Dross Test was also performed to determine non-metallic impurities and compare size and number of cavities for rotor I and II. The best results of removing non-metallic inclusions by flotation were obtained for rotor I at the end of its operation.Účinnost procesu rafinace hliníku určuje jak opotřebení, tak geometrie rotoru. Článek představuje zkoušky opotřebení dvou různých rotorů: I (typ čerpadla) a II (typ vrtule). Byl porovnán provoz obou rotorů v průmyslových podmínkách a zkoumána jejich životnost. Bylo zjištěno, že rotor I je odolnější než testovaný rotor II a zároveň poskytuje dobrou úroveň odstraňování vodíku po celou dobu provozu, tj. 1112 rafinačních cyklů. Opotřebení rotoru po rafinaci bylo vypočteno pomocí 3D skenování. Studie rovněž zkoumala vliv geometrie rotoru na účinnost rafinačního procesu. Účinnost odplynění byla stanovena během rafinace ve slévárně pomocí Dichteho indexu (DI). Hustota slitiny a objem odstraněného vodíku byly rovněž testovány pro pět stupňů opotřebení rotoru: 0 %, 25 %, 50 %, 75 % a 100 %. Oba nové rotory měly horší výsledky při odstraňování vodíku z kapalné slitiny než opotřebované rotory v důsledku jejich vlhkosti, kterou nelze v počáteční fázi jejich provozu odstranit. Byla také provedena zkouška strusky za účelem stanovení nekovových nečistot a porovnání velikosti a počtu dutin u rotoru I a II. Nejlepších výsledků odstranění nekovových vměstků flotací bylo dosaženo u rotoru I na konci jeho provozu.