“analizzatore portatile per l'analisi e il controllo in tempo reale dell'idrogeno disciolto nelle leghe di alluminio liquido”
Il controllo dell'idrogeno disciolto nelle leghe di alluminio liquido è un requisito critico per l'industria dell'alluminio. I produttori di alluminio e le fonderie di tutto il mondo effettuano investimenti significativi in beni strumentali, materiali di consumo e risorse umane per garantire che il contenuto di idrogeno disciolto sia entro limiti accettabili.
Se il livello di idrogeno è troppo alto, durante la solidificazione esiste il potenziale per la formazione di cavità / pori. Viceversa, un livello moderato di idrogeno può essere desiderabile in determinate condizioni, al fine di combattere la porosità da ritiro. Pertanto, esiste un livello ottimale di idrogeno che idealmente dovrebbe essere stabilito e controllato durante la colata. Sebbene l'idrogeno disciolto sia critico, la formazione di pori è influenzata anche da diversi altri fattori, il più significativo dei quali è la pulizia del metallo, ovvero il livello di inclusioni come gli ossidi metallici.
Le tecniche di misurazione dell'idrogeno come il 'test a pressione ridotta' forniscono un'indicazione dell'effetto combinato sia del contenuto di idrogeno che della pulizia del metallo. Tuttavia, per poter analizzare specificamente il contenuto di idrogeno, è necessario misurarlo direttamente. Inoltre, per controllare il contenuto di idrogeno, è necessario misurarlo accuratamente in tempo reale.
“La soluzione più accurata, affidabile ed economica”
Principio di misurazione
La tecnologia si basa su un nuovo materiale ceramico (CaZrO3-In) che, a temperatura elevata, è in grado di condurre ioni idrogeno. Il principio alla base di come questo materiale può essere utilizzato per misurare la concentrazione di idrogeno è mostrato di seguito:
Sopra, una sezione impermeabile di ceramica conduttrice di ioni idrogeno (verde) è rivestita con elettrodi metallici su entrambe le facce. La concentrazione di elettroni è più alta sul lato destro rispetto a quello sinistro a causa della maggiore concentrazione di idrogeno. Ciò fa sì che il lato destro si carichi negativamente rispetto a quello sinistro.
Se la tensione attraverso la ceramica è nota e la concentrazione di idrogeno su un lato è nota (la concentrazione di idrogeno di "riferimento"), allora la concentrazione di idrogeno sull'altro lato può essere calcolata. Questo tipo di disposizione è chiamato "cella a concentrazione di idrogeno".
Per poter utilizzare una cella a concentrazione di idrogeno per misurare l'idrogeno, la concentrazione di idrogeno di riferimento deve essere nota. Un "riferimento allo stato solido" brevettato (materiale solido che genera una concentrazione di idrogeno nota) è sigillato all'interno del sensore per effettuare questo riferimento. L'elettrodo esposto al riferimento allo stato solido è quindi l'"Elettrodo di Riferimento" e l'elettrodo esposto al gas misurato è l'"Elettrodo di Misura".
Lo schema seguente mostra la disposizione della sonda durante la misurazione della concentrazione di idrogeno nell'alluminio fuso. All'estremità della sonda è presente una barriera di diffusione porosa. L'idrogeno disciolto nel bagno esce dalla soluzione e il gas idrogeno si forma all'interno della camera di misurazione come mostrato. L'elettrodo di misura di una cella a concentrazione di idrogeno è esposto a questo gas. La tensione dalla cella a concentrazione di idrogeno viene misurata e, poiché la concentrazione di idrogeno di riferimento è nota, viene calcolata la concentrazione di gas idrogeno nella camera di misurazione.
Per determinare la concentrazione di idrogeno nel bagno, la solubilità dell'idrogeno deve essere nota. La solubilità dell'idrogeno nell'alluminio puro dipende dalla temperatura. Pertanto, anche la temperatura del bagno deve essere misurata per calcolare il livello di idrogeno disciolto.
La solubilità dell'idrogeno dipende anche dai componenti della lega nel bagno. A questo proposito, viene effettuata una regolazione dei fattori di solubilità all'interno dell'analizzatore per compensare di conseguenza.
Dispositivi Hycal
La gamma di dispositivi Hycal è stata specificamente progettata per soddisfare le diverse esigenze di ambienti di produzione distinti, dai produttori avanzati di lastre per laminazione aerospaziale alle fonderie artigianali.
Hycal Mk4
Portatile.
Modello di punta
Hycal 1000
Montaggio a pannello.
Modello di punta
Hycal 100
Montaggio a pannello.
Economico
Hycal 200
Montaggio a pannello.
Doppia sonda
Hycal Mini
Compatto.
Resistente
Caratteristiche dell'analizzatore
Nessuna connessione esterna richiesta. Alimentato a batteria. Bombola di gas interna.
Resiste ad ambienti di lavoro ardui (fino a 70 °C).
Il software per PC incluso permette di visualizzare e controllare ogni funzione da una postazione remota, come sala di controllo o ufficio.
Facile integrazione in un sistema SCADA esistente (protocollo MODBUS TCP).
Un'interfaccia utente sofisticata è stata sviluppata specificamente per soddisfare i requisiti dell'ambiente di produzione a livello di operatore. La sicurezza è controllata da privilegi di accesso basati su login (Operatore / Manager / Ingegnere).
Il sofisticato Diagnostica di Bordo (OBD) monitora costantemente l'impedenza della sonda, la portata e la pressione interna ecc. e restituisce il messaggio di allarme appropriato con rimedi suggeriti, in caso di problemi, come il prompt per cambiare le sonde quando è stato rilevato l'utilizzo massimo.
Può essere utilizzato per controllare l'idrogeno durante una procedura di 'degassaggio' o 'gassificazione'. Invece di eseguire un trattamento per un tempo fisso, con Hycal è possibile definire un setpoint in termini di contenuto di idrogeno.
Misurazione guidata
In stretta collaborazione con gli utenti finali e i partner, EMC ha sviluppato una sofisticata interfaccia utente opzionale che guida l'operatore attraverso una serie di 'passaggi', dalla selezione della lega e del numero di lotto fino al risultato finale che restituisce e registra un valore medio di idrogeno più altri dati statistici come lo span (valore massimo meno minimo), il tempo di analisi e l'intervallo di temperatura durante l'analisi ecc.
Software per PC
I dati all'interno dell'Hycal sono archiviati in un formato protetto tale per cui solo i dati convalidati possono essere importati nel software per PC, garantendo così la sicurezza dell'archiviazione dei dati.
Il software è molto semplice da usare. Tutti i dati provenienti da più analizzatori e sonde possono essere cercati tramite codice di fusione e numero di lotto, numero di sonda ecc. e successivamente filtrati. È possibile generare un report grafico (mostrato di seguito) o un report in formato foglio di calcolo.
